ОАО РЖД запустило в пилотную эксплуатацию первую линию квантовой связи между Москвой и Петербургом, которая гарантирует абонентам наивысший уровень киберзащищенности.
8 июня Россия торжественно вступила в эпоху квантовых коммуникаций: между Москвой и Санкт-Петербургом состоялся первый в истории телемост с использованием нового типа защищенной связи, основанного на фундаментальных явлениях физики элементарных частиц. Участниками тестовой видеоконференции стали вице-премьер РФ Дмитрий Чернышенко, губернатор Санкт-Петербурга Александр Беглов и генеральный директор ОАО «Российские железные дороги» (РЖД) Олег Белозеров, компания которого по поручению правительства выступает национальным интегратором всех усилий и компетенций в области квантовых коммуникаций. Пилотный 700-километровый участок будущей разветвленной квантовой сети, построенный ОАО РЖД в сотрудничестве с Санкт-Петербургским университетом информационных технологий, механики и оптики, российскими компаниями «Специальный технологический центр», «СМАРТС-Кванттелеком» и «Амикон», стал вторым по протяженности в мире после китайской линии Шанхай—Пекин (ее длина — 2 тыс. км, построена в 2017 году).
Принципиальное отличие квантовой линии связи — уникальная киберзащищенность, которая достигается через обмен между абонентами очень мелкими квантовыми импульсами — буквально отдельными фотонами. В основе инновационной технологии шифрования данных лежит один из основополагающих принципов квантовой механики — принцип неопределенности Гейзенберга. Суть его в том, что попытка измерить какой-либо параметр элементарной частицы, например скорость, неизбежно приводит к искажению других ее характеристик, таких как импульс или спин частицы. Криптографический ключ, построенный с использованием этого свойства единичных фотонных импульсов, позволяет мгновенно установить, что кто-то внешний попытался «прочитать» передаваемое сообщение, не говоря уже о возможности его перехвата и дешифровки. Подключиться к такой сети незаметно, а тем более навредить идущему потоку данных злоумышленник попросту не успеет, а значит, пользователи такой связи могут не сомневаться, что вся полученная ими информация пришла из надежного источника и полностью достоверна.
Отправлять единичные фотоны можно по обычным оптоволоконным сетям, где параллельно «путешествуют» триллионы фотонов традиционной связи, но для генерации отдельных квантов энергии, их трансляции, приема и декодирования нужны специальные устройства. На значительных расстояниях (более 100 км) потери отдельных частиц в оптическом канале неизбежны, поэтому фотоны «перебрасываются» на более коротких участках между доверенными узлами квантовой сети. На линии Москва—Санкт-Петербург расположено 18 таких типовых узлов и несколько крупных центров управления данными, которые в дальнейшем призваны стать точками разветвления сети на целую квантовую «паутину» по всей стране. Центральный управляющий узел системы физически расположен в Москве в Главном вычислительном центре ОАО РЖД, еще один — в Смольном в Санкт-Петербурге, третий мощный квантовый объект связи размещен посередине между столицами на базе центра обработки данных «Ростелекома» в г. Удомля Тверской области неподалеку от Калининской атомной электростанции.
Линии связи, защищенные квантовой криптографией, предоставляют совершенно новое качество надежности передаваемых данных, что критически важно для стратегических и оборонных промышленных предприятий, транспортной и энергетической инфраструктуры, органов государственного управления, коммерческих организаций и самих граждан, персональные данные которых все чаще становятся доходной добычей киберпреступников. По прогнозам ОАО РЖД, к 2024 году в России появится более 7 тыс. км квантовых сетей, а также запустится целый рынок квантового оборудования для их создания. В перспективе национальная квантовая сеть должна уметь подключаться к зарубежным (аналогичные разработки ведутся не только в Китае, но и в странах ЕС и США), а российские разработчики смогут занять существенную долю на глобальном рынке квантовых устройств связи и услуг квантовой криптографии.
Дальнейшее развитие квантовых коммуникаций связано с теоретической возможностью не только шифровать, но и непосредственно передавать информацию с помощью квантов. Это можно сделать благодаря еще одному удивительному явлению природы — «квантовой запутанности» элементарных частиц, название которого закрепилось за ним с 1935 года с легкой руки одного из основоположников квантовой механики, австрийского физика-теоретика Эрвина Шредингера, который анализировал теоретический спор других великих ученых: Альберта Эйнштейна, Бориса Подольского и Натана Розена. Проводя свои мысленные эксперименты, они обнаружили невероятное: если пара фотонов становится «квантово запутанной», то их некоторые характеристики становятся взаимозависимыми, хотя они больше не связаны между собой никакими известными взаимодействиями и далеко разнесены друг от друга в пространстве.
Для сферы телекоммуникаций это удивительное свойство элементарных частиц означает, что таким способом можно в теории передавать закодированную информацию абсолютно на любые расстояния без всяких проводов или оптических линий, причем информация будет доходить до получателя не со скоростью, близкой к скорости света, а мгновенно. Более того, в отличие от традиционных компьютерных систем, использующих «биты» в качестве минимальной единицы информации, квантовый компьютер оперирует «кубитами», которые могут нести в себе гораздо больше данных: при увеличении количества используемых кубитов потенциальный объем передаваемой информации растет по экспоненте.
Получать «запутанные» фотоны уже научились: лазером просвечиваются специальные кристаллы, проходя через которые луч разделяется на два или несколько потоков частиц с взаимозависимыми характеристиками. Экспериментальное подтверждение эффекта «квантовой телепортации» было зафиксировано в 1997 году независимыми группами ученых под руководством австрийца Антона Цайлингера и итальянца Франческо де Мартини, а реально перенести кубит информации на расстояние метра удалось лишь в 2006 году американскому Объединенному квантовому институту, созданному на базе Университета Мэриленд и Национального института стандартов и технологий, являющегося подразделением управления по технологиям Министерства торговли США.
Однако технологии хранения и транспортировки запутанных фотонов, хоть сколько-нибудь готовых к промышленному внедрению, еще не созданы нигде в мире, а это значит, что у России еще есть шансы перехватить лидерство в глобальной «квантовой гонке» и получить баснословный приз. С появлением мгновенной связи как минимум будет радикально решена одна из главных проблем освоения человечеством дальнего космоса, поскольку задержка традиционных электромагнитных и радиосигналов, посылаемых с Земли до спутников и обратно, на столь длинных дистанциях составляет минуты, часы и дни.
А пока, по словам Сергея Кулика, научного руководителя Центра квантовых технологий физического факультета МГУ, члена экспертной группы «Космические системы квантовых коммуникаций», в рамках реализации нацпроекта «Цифровая экономика» и «дорожной карты» ее подпрограммы «Квантовые коммуникации» нашей стране предстоит повторить на российском оборудовании результат недавнего китайского эксперимента и передать с низкоорбитального спутника квантовый криптографический ключ на наземный терминал «по линии прямой видимости» сквозь толщи земной атмосферы и космического вакуума.
Андрей Воронин
Источник: https://www.kommersant.ru/

На этой неделе в новгородском кремле реставрационная мастерская «Наследие» из Санкт-Петербург проводит обмерную фиксацию памятника Тысячелетию России. С помощью приборов лазерного сканирования зафиксируют геометрические параметры объекта культурного наследия.
Для этого используется специализированное оборудование для создания геодезической модели самого памятника и прилегающей территории. Применяется наземное оборудование и квадрокоптер для охвата всех сторон и деталей монумента. На основе данных лазерного сканирования создадут 3D модель памятника. Затем архитектурно-археологические обмеры будут продолжены.
Фиксация объекта культурного наследия является самоценной, неотъемлемой и важной частью его изучения в процессе комплексных научных исследований. На этой стадии выявляют многие особенности его строительной истории, дающие основания для предварительных выводов и позволяющие целенаправленно вести дальнейшее исследование, сообщили в пресс-службе музея-заповедника.
Например, это поможет выявить различия в архитектурно-конструктивном решении разных его частей, в строительной технике и материалах, несовпадения уровней. Специалисты проводят инвентаризацию, идентификацию и сравнительный анализ сохранившихся элементов архитектурно-декоративного убранства.
Источник: https://news.novgorod.ru/

 

Технологию с использованием света разрабатывает студентка Уфимского авиационного технического университета. Алина Усова совместно с медиками ищет способы применения раман-спектроскопии в медицине. Этот вид диагностики относится к методам, когда проводят химический анализ образца, поясняет Минобрнауки. Для возбуждения молекулярного колебания нужно использовать свет. Далее его взаимодействие с веществом анализируется.
Технология раман-спектроскопии широко используется для определения наличия веществ в смесях. Например, в аэропортах так ищут следы наркотических или взрывчатых веществ на одежде и коже посетителей. В медицине технологию до сих пор не использовали из-за сложности состава биологических объектов.
Проблема в том, что в большинстве случаев ученые не могут точно сказать, какие именно химические вещества связаны с протеканием того или иного заболевания. Эту проблему уфимские ученые предложили обойти с помощью методов машинного обучения. На образец ткани направляется лазер, световой поток рассеивается, специальный детектор фиксирует отклонения частоты рассеянного света от частоты исходного лазера. В зависимости от химического состава образца в рассеянном свете появляются дополнительные цвета. Задача системы – выявить и запомнить комбинацию цветов, которые появляются при взаимодействии с клетками злокачественного новообразования.
Работа над проектом ведется уже больше пяти лет. За это время команда ученых и студентов создала программное обеспечение, реализующее разработанные алгоритмы машинного обучения, обработала десятки спектров образцов тканей различных органов и типов рака. Методика показала хорошую точность распознавания, и с увеличением выборки показатель улучшится.
Источник: https://iluki.ru/news/

 

Российская лазерная технология успешно борется с опухолями мозга
Суть малоинвазивного метода, развиваемого компанией «Нейролайт технолоджи» (резидент «Сколково»), заключается в том, что луч инфракрасного лазера направляют на опухоль через небольшое отверстие в черепе. Нагревается только новообразование — окружающие клетки остаются неповрежденными. Это дает шанс людям, которым по разным причинам не рекомендована операция, связанная с трепанацией черепа.
«Когда в мозге появляется небольшой узелок в 1,5–2 см на глубине 5 см, хирург, естественно, не стремится проводить трепанацию,— рассказывает автор метода, нейрохирург с тридцатилетним стажем Олег Викентьевич Острейко,— потому что травматичность будет превышать целесообразность. Биопсия, смена химиотерапии, повторное лучевое лечение, если оно в данный период возможно,— вот наиболее частые рекомендации врачей. Зачастую эффективность этих методов недостаточна. Маленький узелок — уже старт для продолженного роста опухоли. И через два-три месяца на контрольных снимках обнаруживается, что опухоль разрослась и стала неоперабельной. К тому же больные измотаны предыдущим лечением. Мне очень хотелось всем этим людям помочь. Я мечтал найти способ, который можно было бы применять в таких случаях».
Выбор лазерной технологии был неслучаен. Олег Острейко по научным работам знал, что лазер используют для операций на других органах, что существует опыт его применения в нейрохирургии: «Я почитал литературу, понял, какие были недостатки на тот момент, и мне показалось, что все эти недостатки можно преодолеть. Мы с коллегами из Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова стали проводить опыты на животной модели, проверять, подбирать режимы, и у нас стало получаться. На это ушло около десяти лет».
Использование инфракрасного лазера рекомендовано при узловых опухолях, распространяющихся в функционально важные зоны, например в речевую: открытая операция с большой долей вероятности ухудшит неврологическую симптоматику. Или при глубоком расположении опухоли — когда надо проходить через здоровый мозг, чтобы до нее добраться. Многоузловые, или мультифокальные, опухоли, которые возникают в нескольких местах,— тоже показание к малоинвазивной операции. «Понятно, что за ними с трепанацией не угонишься»,— поясняет Острейко. Лазер эффективен особенно при начале продолженного роста опухоли, когда человек прошел весь так называемый стандарт лечения, то есть и облучение, и химиотерапию, и операцию, а опухоль снова начинает расти.
Похожая методика успешно применяется в США. Это дорогостоящая система с МРТ-аппаратом в операционной, с охлаждением оптического наконечника, чтобы не возникало перегрева. Российская технология гораздо проще и дешевле. «Мы не охлаждаем наконечник, а светим в тех параметрах лазерного света, который безопасно может нагревать ткани,— объясняет специалист.— Мы этот режим эмпирически подобрали, основываясь на литературе и своих опытах на животной модели, а затем и научно обосновали, доказали, что за такую-то мощность переходить нельзя, потому что дальше начинают возникать нежелательные реакции. А кроме того, мы сделали так, что у нас лазер находится в движении, то есть не залипает в одном положении».
Российская технология дешевле американской еще и потому, что позволяет проводить операции без аппарата МРТ. «В каждой нейрохирургической операционной есть навигационная станция,— объясняет Острейко.— Мы берем диск с результатами МРТ-исследования, проведенного до операции, вставляем в навигационную станцию, и на экране в трех проекциях открываются снимки. По этим проекциям планируется операция на мониторе станции. Мы выбираем точку входа и ставим две-четыре точки-мишени, где мы будем опухоль нагревать. Весь план операции прослеживается на мониторе станции. Когда больной поступает в операционную, мы его регистрируем в пространстве с помощью навигационной системы. Так мы получаем возможность видеть движение инструмента в режиме реального времени и соотносить его с мозгом и опухолью больного. Находим на голове пациента точку для наложения фрезевого отверстия, которую ранее запланировали на мониторе станции. Навигационная система позволяет нам точно навести световолокно для лазера под правильным углом, на правильную глубину и уже в нужных режимах нагревать опухоль».
Преимущества методики еще и в том, что она повышает чувствительность опухоли к химиотерапии, открывая гематоэнцефалический барьер и улучшая проницаемость для препаратов, которые обычно сквозь барьер не проходят, но могут быть эффективны против опухоли. Это открывает перспективы для поиска новых лекарств. Закрепить эффект лазерной операции, которая существенно уменьшила активную часть опухоли, может помочь радиохирургическое лечение.
Операции по удалению опухолей головного мозга разработали около 100 лет назад. «В 1937 году американский нейрохирург Харви Кушинг в своей монографии писал, что больные с глиобластомой живут 6–8 месяцев,— говорит Острейко.— Современная медицина дает им 12–14 месяцев. До появления нашего метода сохранялись именно такие показатели. Я провел 40 операций по своей методике, и, по нашей статистике, у пациентов, прооперированных инфракрасным лазером, дополнительная продолжительность жизни после операции составила в среднем 10,8 месяца. Я считаю, что активное лечение с помощью лазерной методики на начальном периоде продолженного роста глиобластомы — один из реальных путей изменить ситуацию к лучшему».
Елена Туева
Источник: https://www.kommersant.ru/

Команда исследователей из Университета науки и технологий Китая разработала программируемый квантовый компьютер на базе сверхпроводящих кубитов, который претендует на звание самого производительного в мире. Он за час справился с поставленной перед ним вычислительной задачей, тогда как у обычных классических компьютеров на её решение потребовалось бы более восьми лет. Учёные опубликовали результаты своей работы в репозитории научных трудов ArXiv.

Разработка китайских исследователей получила название Zuchongzhi. Она представляет собой двумерный программируемый сверхпроводящий квантовый процессор, способный объединить до 66 кубитов. Для демонстрации его возможностей учёные из Поднебесной использовали 56 кубитов. Перед системой стояла задача по моделированию случайных квантовых цепочек (random quantum circuits) — совершению длинных последовательностей операций над кубитами и измерение результатов. Причём чем больше в системе кубитов, тем сложнее решение задачи. Получить такие же результаты на классическом суперкомпьютере будет крайне сложно из-за необходимости просчёта огромного числа возможных состояний, в которых может находиться система (два в степени равной числу кубитов).

«По нашим подсчётам с задачей по моделированию случайных квантовых цепочек Zuchongzhi справился за 1,2 часа, в то время как у самых мощных суперкомпьютеров в мире на неё уйдёт как минимум восемь лет», — указывают исследователи в своей статье. Учёные также отмечают, что их работа демонстрирует однозначное превосходство в вычислительной мощности над классическими компьютерами, которые не позволяют проводить подобные расчёты в разумные сроки.

Задача, которую решал китайский квантовый компьютер Zuchongzhi, примерно 100 раз сложнее, чем та, которую решал квантовый процессор Google Sycamore в 2019 году, который называли самым мощным в мире. Квантовая система Sycamore использовала 54 кубита, а Zuchongzhi — 56 и при этом продемонстрировала результат, доказывающий, что с увеличением числа квантовых битов производительность квантовой системы увеличивается в геометрической прогрессии. Таким образом новая китайская разработка является самым мощным программируемым квантовым компьютером в мире, и имеет потенциал для увеличения производительности (при активации всех доступных 66 кубитов).

К слову, та же команда китайских учёных в 2020 году продемонстрировала ещё один квантовый компьютер. Он работал на базе 76 фотонных кубитов и использовал сложную установку из лазеров, зеркал, призм, детекторов фотонов и не был программируемым, как Zuchongzhi или тот же Sycamore.

Источник: https://3dnews.ru/

В Израиле успешно завершены испытания лазера-перехватчика, установленного на самолете, тесты проводило управление исследований и разработок министерства обороны страны, концерн Elbit и ВВС Израиля.
Лазер успешно сбил беспилотники, летавшие на различной высоте и на разной скорости, передает Mignews.
Министр обороны Израиля Бени Ганц подчеркнул, что новый лазер-перехватчик увеличит возможности обороны.
«Я поздравляю управление исследований и разработок, Elbit Systems и ВВС с новым технологическим прорывом. Сегодня вы приблизили день завершения создания многоуровневой системы противовоздушной обороны Израиля. Лазер увеличит наши возможности обороны», – заявил он.
Источник: https://vz.ru/

Красноярские ученые теоретически исследовали оптические свойства двумерной решетки из нанодисков и предложили модель оптического сенсора деформации на ее основе. Идея использования решетки возникла при наблюдении отвечающих за фотосинтез микроструктур растений. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanomaterials.
Двумерные периодические массивы наночастиц обладают уникальными оптическими свойствами, которые могут быть использованы при проектировании и создании оптических датчиков и сенсоров. Чувствительность таких устройств определяется геометрией решетки и формой образующих ее элементов, что накладывает определенные требования к технологиям ее изготовления и, как следствие, стоимости конечного продукта.
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и Сибирского федерального университета теоретически исследовали двумерную решетку из диэлектрических нанодисков и предложили модель сенсора на ее основе.
Принцип работы реального устройства будет основан на изменении резонансной длины волны структуры при ее деформации. Ученые выяснили, что оптический отклик решетки при ее сжатии и растяжении в двух взаимно-перпендикулярных направлениях различен: в одном случае длина волны резонанса не изменяется, в другом — наблюдается ее сдвиг. Чувствительность такого устройства определяется разностью резонансных длин волн, отнесенной к коэффициенту деформации структуры.
Такие устройства должны обладать высокой эластичностью, определяющей их рабочий диапазон.
Поэтому ученые предлагают размещать наночастицы в гелевых матрицах или осаждать на гибкую подложку, например, на пленку из полидиметилсилоксана. Эластичность материала будет предотвращать образование трещин при растяжении или сжатии структуры.
Использование таких материалов делает эти структуры похожими на мягкую материю или живую ткань. Она позволит сенсорному устройству вести себя как «живое растение» и на основе поведения решетки и соответствующих спектральных сдвигов определять деформации в конструкциях, на которых он расположен.
Похожие решетки возникают в отвечающих за фотосинтез микроструктурах растений. Внутри клеток листа растения располагаются хлоропласты, наполненные тилакоидной мембраной, содержащей хлорофилл, который придает растениям зеленую окраску. Однако пигмент распределен в зеленой части растений неравномерно. Тилакоид собирается в складки, дискообразные по форме, ориентированные к источнику света и упорядоченные в решетки. Возможно, что таким образом растению удается концентрировать световой поток в нужной для фотосинтеза области, либо наоборот избавляться от избытка излучения.
«Подобные структуры могут лечь в основу оптических сенсоров или детекторов, позволяющих определять наличие механических деформаций и их величину. Такие устройства обладают высокой чувствительностью, которая обеспечивается за счет деформации решетки без дополнительного изменения формы самих наночастиц. Этот подход значительно упрощает технологическую сторону реализации устройства и делает ее значительно дешевле», — рассказал один из авторов исследования, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат физико-математических наук Рашид Гельмединович Бикбаев.
Работа поддержана грантом Президента Российской Федерации для молодых ученых-кандидатов наук (МК-46.2021.1.2).
Источник(и): Гибкий оптический сенсор из нанодисков сможет определять деформации в конструкциях
Красноярские ученые теоретически исследовали оптические свойства двумерной решетки из нанодисков и предложили модель оптического сенсора деформации на ее основе. Идея использования решетки возникла при наблюдении отвечающих за фотосинтез микроструктур растений. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanomaterials.
Двумерные периодические массивы наночастиц обладают уникальными оптическими свойствами, которые могут быть использованы при проектировании и создании оптических датчиков и сенсоров. Чувствительность таких устройств определяется геометрией решетки и формой образующих ее элементов, что накладывает определенные требования к технологиям ее изготовления и, как следствие, стоимости конечного продукта.
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и Сибирского федерального университета теоретически исследовали двумерную решетку из диэлектрических нанодисков и предложили модель сенсора на ее основе.
Принцип работы реального устройства будет основан на изменении резонансной длины волны структуры при ее деформации. Ученые выяснили, что оптический отклик решетки при ее сжатии и растяжении в двух взаимно-перпендикулярных направлениях различен: в одном случае длина волны резонанса не изменяется, в другом — наблюдается ее сдвиг. Чувствительность такого устройства определяется разностью резонансных длин волн, отнесенной к коэффициенту деформации структуры.
Такие устройства должны обладать высокой эластичностью, определяющей их рабочий диапазон.
Поэтому ученые предлагают размещать наночастицы в гелевых матрицах или осаждать на гибкую подложку, например, на пленку из полидиметилсилоксана. Эластичность материала будет предотвращать образование трещин при растяжении или сжатии структуры.
Использование таких материалов делает эти структуры похожими на мягкую материю или живую ткань. Она позволит сенсорному устройству вести себя как «живое растение» и на основе поведения решетки и соответствующих спектральных сдвигов определять деформации в конструкциях, на которых он расположен.
Похожие решетки возникают в отвечающих за фотосинтез микроструктурах растений. Внутри клеток листа растения располагаются хлоропласты, наполненные тилакоидной мембраной, содержащей хлорофилл, который придает растениям зеленую окраску. Однако пигмент распределен в зеленой части растений неравномерно. Тилакоид собирается в складки, дискообразные по форме, ориентированные к источнику света и упорядоченные в решетки. Возможно, что таким образом растению удается концентрировать световой поток в нужной для фотосинтеза области, либо наоборот избавляться от избытка излучения.
«Подобные структуры могут лечь в основу оптических сенсоров или детекторов, позволяющих определять наличие механических деформаций и их величину. Такие устройства обладают высокой чувствительностью, которая обеспечивается за счет деформации решетки без дополнительного изменения формы самих наночастиц. Этот подход значительно упрощает технологическую сторону реализации устройства и делает ее значительно дешевле», — рассказал один из авторов исследования, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат физико-математических наук Рашид Гельмединович Бикбаев.
Работа поддержана грантом Президента Российской Федерации для молодых ученых-кандидатов наук (МК-46.2021.1.2).
Источник: https://www.sbras.info/

Ученым ННГУ удалось повысить интенсивность светоизлучающих свойств кремния за счет оптимизации синтеза гексагональной фазы 9R-Si. По результатам исследования опубликована статья в высокорейтинговом журнале Applied Physics Letters.
Предложенный метод получения нановключений гексагонального кремния — уникальная разработка нижегородских ученых. Она базируется на применении традиционной технологии микроэлектроники – ионной имплантации, которая широко применяется в промышленности для введения примесей в полупроводники при создании диодов и транзисторов.
До настоящего времени прогресс микроэлектроники – основы современных информационных технологий – базировался на производстве кремниевых интегральных схем. Сегодня, когда технологии переходят от электронных к фотонным схемам, обострился существенный недостаток кремния – его низкие светоизлучающие свойства. Отказ от кремния как основного материала микроэлектроники только замедлит развитие технологий.
Поэтому развитие необходимых светоизлучающих свойств этого материала остается одной из важнейших задач. Ее решение позволит совершить революционный скачок в области обработки и передачи сверхбольших объемов информации. Один из путей сохранения Si как материала электроники будущего – наноструктурирование кремния, заключающееся в формировании нанокристаллов (НК) Si в широкозонных матрицах (оксидах).
Исследование ученых ННГУ позволило выявить оптимальные режимы ионнолучевого синтеза светоизлучающих нановключений фазы 9R-Si в структурах кремний-диоксид кремния (SiO2/Si). Образование таких включений при ионном облучении этих систем впервые было обнаружено в ННГУ несколько лет назад.
Кремний в гексагональной фазе – это не какой-то один материал, а некоторое «семейство» кристаллов со схожей структурой, которая отличается от традиционного кремния кубической фазы своими свойствами вдоль одного из атомных направлений. Именно за счет этого меняются как электрические, так и оптические характеристики материала.
Сотрудникам Университета Лобачевского удалось разработать методику синтеза кремния со структурой 9R, когда атомы кремния расположены «девятислойниками» (с периодом в девять атомных слоев) вдоль выделенного направления.
Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

Ученые смогли впервые наблюдать тепловые волны в германии — полуметалле с полупроводниковыми свойствами. Это явление может позволить значительно улучшить работу электронных устройств в ближайшем будущем.

Необходимость в охлаждении вычислительных устройств и других механизмов требует большое количество энергии. Тепловые волны, которые физики обнаружили в полупроводнике, могут помочь частично справиться с этой проблемой
Тепло является мерой интенсивности колебаний атомов в материале. Оно переносится за счет явления диффузии и перераспределяется равномерно по всему кристаллу. К сожалению, это распределение довольно трудно контролировать — существующие стратегии манипулирования отводом тепла в большинстве своем неэффективны.
Вот почему, например, множество электронных устройств сталкиваются с проблемой перегрева при работе. Но если бы тепло могло распространяться в виде волн, ученые получили бы новый инструмент для более эффективного отвода избыточной энергии от различных устройств и механизмов.
Тепловые волны наблюдались до настоящего времени только в немногих материалах, таких как твердый гелий или графит. В новой работе авторы сообщили о наблюдении тепловых волн в твердом германии — полупроводниковом материале, используемом обычно в электронике. По своим свойствам этот полуметалл похож на кремний, на котором строится вся современная электротехника. Физики исследовали тепловой отклик образца германия при помощи лазеров, создающих на его поверхности волну, которая колеблется с высокой частотой. Эксперименты показали, что попавшее таким образом в материал тепло рассеивается не за счет диффузии, как считалось ранее, а благодаря распространению тепловых волн. Помимо самого наблюдения, в этой работе исследователи описали подход, который поможет увидеть тепловые волны и в других материалах. Статья об открытии опубликована в журнале Science Advances.
Источник: https://www.popmech.ru/

 

Было показано, что интенсивное производство ярких источников высокой энергии, таких как рентгеновские лучи, нейтроны и протоны, с помощью лазера с короткими импульсами, является неоценимым инструментом в изучении науки о высоких плотностях энергии.

В попытке решить некоторые из наиболее сложных приложений, таких как рентгеновская радиография объектов с высокой плотностью застройки для целей промышленной и национальной безопасности, мощность и энергия источников должны быть увеличены по сравнению с тем, что в настоящее время было достигнуто государством. современные высокоинтенсивные лазерные системы.

Команда ученых из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL), Университета Остина и General Atomics взяла на себя эту задачу. В частности, команда провела экспериментальные измерения образования горячих электронов с помощью высококонтрастного лазера с короткими импульсами на конических и плоских мишенях.

Геометрия конуса представляет собой составной параболический концентратор (CPC), предназначенный для фокусировки лазера на наконечнике. Геометрия конуса показывает более высокие температуры горячих электронов, чем плоские фольги. Моделирование показало, что основным источником этого повышения температуры является увеличение интенсивности, вызванное CPC.

«Мы смогли повысить температуру электронного луча за счет взаимодействия с высокоинтенсивным лазером, выстрелив в фокусирующую конусную мишень», — сказал Русби. «Это показывает, что мы понимаем, как составной параболический концентратор работает в этих условиях лазера».

Русби сказал, что усиление связи с электронами высоких энергий в этих взаимодействиях имеет решающее значение для разработки приложений взаимодействия лазера с плазмой.

Источник  https://gazetadaily.ru/

Компьютерные программы для решения прикладных задач в сфере промышленного использования лазерного импульсного излучения зарегистрированы Роспатентом.
В понедельник, 28 июня, стало известно, что Роспатент зарегистрировал три компьютерные программы для анализа морфологических характеристик, микротвердости и пористости поверхности после лазерного структурирования, разработанные в Институте машиностроения, материаловедения и транспорта Саратовского государственного технического университета имени Гагарина (СГТУ).
Экспериментальные исследования проводились в учебно-научной лаборатории «Электрофизические процессы и технологии» кафедры «Сварка и металлургия», сообщает пресс-служба вуза. Учёные использовали отечественную автоматизированную установку для термофизической когерентной модификации поверхности LRS-50A производства ОКБ «Булат».
Сегодня лазерные технологии используются при сварке, резке, наплавке, гравировке, очистке, микрообработке металлов, а также в аддитивном производстве (3D печать из металлического порошка). Лазер позволяет улучшить качество изготавливаемой продукции и сократить производственные издержки.
Напомним, что учёные Национального государственного исследовательского технологического университета «МИСиС» разработали метод низкотемпературного синтеза мультиграфеновых плёнок. Полученный таким образом графен может служить добавкой к силуминовым порошкам (сплав алюминия и кремния) для получения качественно новых композитных материалов для 3D печати.
Источник: https://forpost-sz.ru/

© 2022 Лазерная ассоциация

Tout sur Kamagra ici https://www.kamelef.com/kamagra-ou-viagra.html.

Поиск