«Кодирование изображений в квантовые корреляции пар фотонов открывает новые возможности для квантовой связи и криптографии
Учёные из Парижского института нанонауки при Университете Сорбонны разработали новый метод кодирования изображений в квантовые корреляции пар фотонов, что делает его невидимым для обычных методов визуализации. Этот метод основан на использовании запутанных фотонов, которые играют решающую роль в различных приложениях квантовой фотоники, включая квантовые вычисления и криптографию.
Запутанные фотоны получаются с помощью процесса, называемого спонтанным параметрическим понижением частоты (SPDC) в нелинейном кристалле. Во время SPDC один фотон из высокоэнергетического (синего) лазера разделяется на два запутанных фотона с более низкой энергией (инфракрасных). Исследователи предлагают метод структурирования пространственных корреляций запутанных фотонов в форме заданного объекта.
Эксперимент заключается в помещении объекта, который необходимо кодировать, в предметную плоскость линзы, расположенной перед кристаллом, а затем в использовании второй линзы для передачи его изображения на камеру. Без кристалла эта установка представляет собой обычную двухлинзовую систему формирования изображений, но при наличии кристалла происходит SPDC, производя пары запутанных фотонов в инфракрасном диапазоне.
Если только эти пары выбираются спектральным фильтром, интенсивность, полученная на камере после накопления множества фотонов, выглядит однородной и не раскрывает никакой информации об объекте. Изображение объекта появляется снова, только если оно реконструируется из пространственных корреляций между запутанными парами фотонов.
Для реконструкции такого изображения требуется камера, чувствительная к отдельным фотонам, а также специально разработанные алгоритмы для определения совпадений фотонов в каждом полученном изображении и извлечения их пространственных корреляций. Изображение объекта, первоначально переданное синим лазерным лучом, таким образом переносится в пространственные корреляции пар фотонов.
По словам Хлои Верньер, аспирантки и первого автора исследования, «Если мы наблюдаем луч обычным образом, подсчитывая фотоны один за другим, чтобы сформировать изображение, у нас создаётся впечатление, что информации нет. Но если мы сосредоточимся на одновременном поступлении фотонов и проанализируем, как они распределены в пространстве, то выявится закономерность».
Хьюго Дефьен, научный руководитель Хлои и последний автор исследования, добавил: «Мы на самом деле используем довольно недоиспользованную степень свободы света, а именно пространственные корреляции между фотонами, как холст, на котором печатаем изображение. Теперь мы хотим использовать это для разработки криптографических систем или визуализации в рассеивающих средах».
Благодаря своей гибкости и экспериментальной простоте этот подход может позволить разработать новые протоколы визуализации и найти применение в таких областях, как квантовая связь и криптография. Работая над свойствами кристалла, можно даже закодировать несколько изображений в одном пучке фотонных пар. Эти изображения можно было бы обнаружить, перемещая камеру в разные оптические плоскости, что позволило бы кодировать больше информации.
Источник: https://www.ixbt.com/

Разработан высокочувствительный лазерный гетеродинный радиометр для дистанционного зондирования атмосферного водяного пара, изотопов. Исследовательская группа под руководством профессора Гао Сяомина из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук разработала лазерный гетеродинный радиометр ближнего инфракрасного диапазона (LHR), который может значительно улучшить измерения водяного пара в атмосфере и снизить нежелательные шумы во время измерений.
Результаты исследования опубликованы в журнале Sensors and Actuators B: Chemical . LHR небольшой, портативный и имеет высокое спектральное разрешение, что делает его отличным кандидатом для использования на будущих спутниках. Однако шум от его локального генератора влияет на его точность и, следовательно, ограничивает его полезный спектральный диапазон.
Для решения этой проблемы исследователи ввели полупроводниковый оптический усилитель (SOA) для снижения шума от локального генератора. Это значительно повысило точность LHR и, таким образом, расширило диапазон устройства. Используя перестраиваемый лазер в качестве локального генератора и работая в режиме динамического насыщения усиления, они стабилизировали мощность лазера и значительно снизили уровень шума устройства.
«Благодаря этому усовершенствованию LHR может лучше измерять водяной пар и его изотопы в атмосфере , что важно для понимания изменения климата и окружающей среды», — сказал доктор Ли Цзюнь, член группы. По словам Ли, это также помогает получить ценные данные для изучения круговорота воды на Земле и атмосферного переноса.
Источник: https://android-robot.com/

Российские ученые предложили простой и быстрый способ синтеза золотых плазмонных наноалмазов. Эти гибридные наноматериалы могут потенциально применяться в терапии меланомы с помощью нагревания. Новые материалы способны выполнять сразу две задачи — нагревать раковую опухоль и измерять ее температуру. Эксперименты на лабораторных животных показали: после введения в опухоль наноалмазов и их последующего нагрева рост новообразования замедлился на 65,22%.
Как лечить рак с помощью нагрева
Для диагностики и борьбы с меланомой врачи сочетают разные виды терапии, в том числе применяют гипертермию — локальный нагрев опухоли. В область опухоли вводятся специальные наноматериалы, в данном случае золотые наночастицы, способные преобразовывать световую энергию в тепловую. Таким образом они повышают температуру злокачественного образования от 40 до 50 °C. От этого структура белка разрушается и опухолевая клетка уничтожается. При этом важно контролировать степень нагрева в реальном времени, рассказала «Известиям» первый автор исследования, младший научный сотрудник физического факультета ИТМО Елена Герасимова.
— От температуры зависят процесс деления клеток, экспрессия генов, метаболизм и вид клеточной смерти. Последнее влияет на то, оставят ли злокачественные клетки после себя продукты распада, что сказывается на эффективности лечения. К тому же перегрев здоровых клеток и тканей может привести к нежелательным побочным эффектам, — сказала специалист.
Для контроля нагрева применяют разные методики — например, флуоресцентные квантовые точки, рамановскую или сканирующую зондовую спектроскопию. Но у каждого способа есть недостатки. Рамановскую спектроскопию и флуоресцентные методы трудно адаптировать к клеткам из-за высокой чувствительности к фоновым сигналам и окружающей среде, а сканирующая зондовая спектроскопия может повредить живые клетки.
Ученые ИТМО создали многофункциональный наноматериал, который сможет решать сразу две задачи — локально нагревать опухоль и ткань как плазмонные наночастицы и измерять температуру как флуоресцентный наноалмаз.
— Мы проверили работу плазмонных наноалмазов в нескольких экспериментах с линией опухолевых клеток и тканей меланомы B16/F10 вне живого организма. Чем больше мощность лазера, тем ниже выживаемость опухолевых клеток: процент жизнеспособных клеток составил 62,2% для наноалмазов, покрытых сплошь золотом, и 51,32% для золотых наноалмазов с прослойкой диоксида кремния, — рассказала Елена Герасимова.
Что такое наноалмазы
Разработка представляет собой наноалмазы с двумя видами покрытия: в первом случае поверхность укутана сплошной золотой оболочкой, во втором — покрыта россыпью наночастиц из золота и прослойки диоксида кремния. Последний защищает наноалмаз от внешних зарядов и помогает точнее измерять температуру.
Предложенная учеными ИТМО методика проста в использовании, так как требует всего одного лазера для нагревания и термических измерений. Также новый метод позволяет наращивать золотые наночастицы нужного размера и таким образом изменять их способность нагреваться.
— Также мы протестировали гибридные наноматериалы на четырех группах мышей с меланомой. Первая группа осталась без лечения, вторую облучили лазером, третьей ввели плазмонные наноалмазы, четвертая получила наноматериалы и нагрев лазером. В сравнении с отсутствием терапии эффективной оказалась последняя комбинация — рост опухоли замедлился на 65,22%, — отметила Екатерина Герасимова.
Лечение опухолевых заболеваний
Известно, что золото проявляет плазмонный резонанс (возбуждение поверхностных колебаний электронной плотности) в области, близкой к красному диапазону видимого спектра, рассказал старший научный сотрудник НИЦ «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС Андрей Матвеев.
— Поэтому, используя эти наночастицы для гипертермии, можно применить лазер с красным излучением, которое глубже проникает в ткани, и проводить терапию не только поверхностных опухолей, — сказал он.
Источник: https://iz.ru/

Сотрудники Института автоматики и электрометрии СО РАН создали новые технологии прямой лазерной записи дифракционных структур на металлических плёнках с антиотражающим покрытием.
Разработки помогут сделать дифракционные оптические элементы более компактными и повысить экономическую эффективность производства оптических устройств. Исследования в рамках этого проекта были поддержаны Российским научным фондом.
Дифракционная оптика — это подраздел оптики, в котором преобразование света осуществляется за счет законов дифракции, то есть огибания волнами препятствий. Дифракционные оптические элементы представляют собой прозрачные или отражающие тонкие пластины со сформированным на них микрорельефом. Они позволяют осуществлять практически любые преобразования света и к тому же имеют относительно малый вес и габаритные размеры, поэтому пользуются сегодня большим спросом. Их применяют в высокоточной измерительной технике, физике лазеров, космосе, медицине и множестве бытовых устройств (например, в качестве оптических компонентов сканеров штриховых кодов в магазинах). В лаборатории дифракционной оптики ИАиЭ СО РАН разработан полный цикл производства дифракционных оптических элементов.
Одна из технологий изготовления таких элементов — прямая термохимическая лазерная запись. Она осуществляется следующим образом: на кварцевую или стеклянную подложку напыляют плёнку хрома толщиной 25—30 нанометров, далее подложку устанавливают в систему лазерной записи — там выполняется сканирование по подложке сфокусированным лазерным пучком. В тех участках, где происходит лазерное воздействие, пленка хрома нагревается, взаимодействует с окружающим кислородом и окисляется. В результате там, где прошёл лазерный пучок, поверх исходного металла формируется тонкая оксидная плёнка.
Затем подложку с хромом и записанным оксидным рисунком на ней помещают в жидкостный травитель, и те места хрома, которые не облучили лазером, смываются (стравливаются). Сформированная оксидная плёнка тоже травится, но медленнее. Здесь важно не передержать элемент, иначе он будет испорчен. Если далее поместить образец в установку реактивного ионного травления, то в областях, где плёнка хрома отсутствует, сформированный рисунок будет углубляться в материал подложки. Оставшаяся плёнка хрома тоже будет постепенно удаляться, но с существенно более низкой скоростью по сравнению с материалом кварцевой подложки. Когда весь оставшийся хром исчезнет, в ранее открытых участках подложки образуются достаточно глубокие канавки. Так записанный рисунок переносится в материал подложки.
В лаборатории ИАиЭ СО РАН прямую термохимическую лазерную запись реализуют на металлических плёнках, в частности на плёнках хрома, а также титана, циркония и гафния с напылённым антиотражающим покрытием — поверхностным слоем кремния. На развитие этой технологии был получен грант Российского научного фонда.
«Перед нами стояла задача расширить возможности по изготовлению элементов дифракционной оптики с использованием термохимической технологии лазерной записи. Сегодня для этого мы активно применяем технологию лазерной записи на плёнках хрома. Однако у хрома, кроме преимуществ, есть и свои недостатки. Например, при лазерной записи на его плёнках нельзя добиться сквозного окисления. Кроме того, жидкостный травитель хрома, помимо металлической пленки, травит и записанный оксидный рисунок. Это накладывает ограничение на глубину микрорельефа, который возможно получить в подложке с помощью данной технологии», — рассказывает руководитель проекта РНФ научный сотрудник лаборатории дифракционной оптики ИАиЭ СО РАН кандидат технических наук Дмитрий Александрович Белоусов.
Чтобы попробовать преодолеть эти ограничения, учёные решили исследовать металлы подгруппы титана. Однако столкнулись с проблемой: оказалось, что плёнки титана активно поглощают кислород из окружающей атмосферы и, соответственно, постепенно окисляются без лазерного воздействия на них. Характеристики регистрирующего материала в таком случае непостоянны и меняются в зависимости от времени хранения образца.
«У нас возникла идея напылять поверх плёнки титана тонкий слой кремния, который должен был защитить металлическую плёнку от окисления. Выбор пал именно на кремний, потому что это распространённый и хорошо изученный материал, как с точки зрения физических свойств, так и с точки зрения методов его травления. Для наших задач важно после лазерной записи иметь возможность проявить записанный рисунок. Кроме того, в установках лазерной записи, которые мы используем, излучение записывающего пучка имеет длину волны ультрафиолетового или видимого диапазона спектра, а кремний хорошо поглощает излучение в этих диапазонах. Подобрав оптимальную толщину его напыляемого слоя, мы можем повысить поглощение излучения лазерного записывающего пучка регистрирующим двухслойным материалом кремний/титан. Предполагалось, что это позволит уменьшить мощность лазерного излучения, необходимую для термохимической реакции, а также повысит разрешение лазерной записи, и в конечном итоге даст возможность формировать структуры меньшего размера, чем при стандартной технологии с использованием плёнок хрома», — говорит Дмитрий Белоусов.
Для расширения направлений исследования, помимо плёнок титана, учёные взяли также плёнки хрома, циркония и гафния. При выборе материалов исходили из того, что плёнки хрома уже хорошо изучены с точки зрения записи и проявления полученного рисунка, а пленки циркония и гафния ранее позволяли получать очень перспективные результаты.
Эксперименты показали, что процесс термохимической реакции при лазерной записи на двухслойных плёнках кремний/металл более сложный, чем ожидалось сначала. В результате химического анализа экспонированных лазерным пучком участков такой плёнки учёные подобрали диапазон мощности лазера, при котором металл вступает в соединение с поверхностным слоем кремния. Это приводит к образованию на металлической плёнке силицидной (неоксидной) маски. При реактивном ионном травлении скорость удаления силицида титана ниже, чем у плёнок хрома, что может позволить формировать в подложке более глубокие канавки. Таким образом, эта технология оказалась перспективной для изготовления дифракционных элементов с бинарно-фазовым рельефом с помощью лазерной записи на плёнках титана.
Неожиданно для исследователей, наиболее интересные результаты, пригодные к внедрению в производственную практику, показала технология лазерной записи на плёнках хрома с напылённым кремниевым покрытием. Чтобы проявить записанный на такой двухслойной плёнке рисунок, нужно сначала в жидкостном травителе удалить не облучённые лазерным пучком участки плёнки кремния, а затем, уже в другом жидкостном травителе, — убрать открытые участки нижележащей плёнки хрома. По сравнению со стандартной технологией, которая используется в ИАиЭ СО РАН, эта методика более сложная. Однако оказалось, что образованный силицид хрома очень устойчив к травителям как кремния, так и хрома.
«Чтобы не испортить элемент и не разрушить сформированную защитную плёнку, в нашей стандартной хромовой технологии важно не передержать образец после лазерной записи в жидкостном травителе. Новая же технология позволяет решить эту проблему за счёт устойчивости сформированной защитной силицидной маски к используемым травителям. Таким образом, с её помощью можно повысить процент выпуска годных элементов. В экспериментах мы целенаправленно пытались испортить записываемую защитную силицидную маску в наших травителях, но пока нам это не удалось сделать даже специально. Кроме того, мы экспериментально подтвердили, что предложенная технология позволяет записывать структуры существенно меньшего размера», — рассказывает Дмитрий Белоусов.
В дальнейшем учёные планируют продолжить экспериментальные исследования новых технологий, чтобы выявить пределы погрешностей и определить области применения. Эти работы лежат в русле приоритетного направления развития науки, технологий и техники в Российской Федерации «Индустрия наносистем».
«Мы надеемся, что развитие методов прямой лазерной записи на многослойных металлосодержащих плёнках позволит расширить наши возможности по изготовлению дифракционных оптических элементов, а также повысить экономическую эффективность и производительность производственного процесса», — комментирует Дмитрий Белоусов.
Работы выполнены в рамках гранта РНФ № 22-79-00049. Результаты проекта вошли в число важнейших достижений ИАиЭ СО РАН за 2023 год, были отмечены научной комиссией по фотонике Отделения физических наук РАН на выставке «Фотоника-2024» и опубликованы в журналах, индексируемых WoS и SCOPUS.
Источник: «Наука в Сибири».
https://www.ras.ru/

Картинки, которые появляются внутри акрилового куба, могут быть двухмерными, трехмерными и анимированными. Синий цвет и немного тепла позволяют стереть изображение и записать новое. Авторы изобретения, команда ученых из США, видят возможности для применения нового типа дисплея в архитектуре или медицине, для удобства изучения проектов зданий или снимков органов.
Новый тип дисплея специалисты из Дартмутского колледжа разработали из полимера с азобензолом в качестве активного ингредиента и дифторидом бора, повышающим чувствительность к красному свету. Изобретение можно использовать двумя способами. Во-первых, двухмерные изображения можно наносить на тонкие полимерные пленки. Это довольно просто, но более интересный результат получается, когда внутри куба со стороной 15 см возникает трехмерная картинка. Такого эффекта можно добиться путем проецирования света под разными углами. Свет синего спектра или нагрев стирают изображение.
«Это как трехмерная печать, но обратимая, — сказал Иван Апрахамян, один из исследователей. — Можно взять любой полимер с оптимальными оптическими свойствами — то есть, прозрачный — и улучшить его с помощью нашего химического переключателя. Теперь этот полимер стал трехмерным дисплеем. Не нужна гарнитура виртуальной реальности или сложная аппаратура. Все, что нужно — это подходящая пластмасса и наша технология».
Более того, разработчики выяснили, что двухмерные изображения можно анимировать, проецируя по кадрам множество двухмерных изображений. При повороте куба возникает иллюзия движения. Этот эффект изобретатели еще планируют исследовать подробнее, сообщает New Atlas.
Масштабирование технологии потребует настройки химических свойств полимерных материалов для улучшения разрешения, контрастности и частоты обновления. Однако исследователи убеждены, что систему проецирования реально превратить в готовую к эксплуатации систему с автоматизированным аппаратным обеспечением и простым и понятным ПО.
Современные методы создания компьютерных голографических изображений требуют постоянных вычислений, повышающих сложность и дороговизну технологии. Инновационный метод создания компьютерных голограмм, разработанный китайскими специалистами, существенно снижает лишние вычислительные затраты, сохраняя при этом высокое качество трехмерной визуализации.
Источник: https://hightech.plus/

Энтузиаст значительно усовершенствовал технологию слежки с помощью лазерного микрофона, которая позволяет восстановить набранный текст по звуку клавиш и вибрации компьютера.
Хакер Сэми Камкар на конференции по безопасности Defcon представил установку, которая может по отраженным от ноутбука вибрациям восстановить набираемый текст или подслушать разговор. Камкар заявил, что разработанная система с открытым исходным кодом может улавливать практически все, что печатает и произносит вслух в комнате объект наблюдения.
Лучший результат получается, когда лазер направлен на хорошо отражающую свет деталь ноутбука. Хакер добавил, что для этого отлично подходит логотип Apple. Во время эксперимента Сэми даже удалось уловить музыку через двойное оконное стекло, которое должно существенно ухудшать сигнал.
Хотя лазерный микрофон был разработан десятилетия назад, Камкар смог значительно повысить точность работы устройства. Для уменьшения помех он использовал модуляцию с частотой 400 килогерц с дальнейшей фильтрацией. Сигнал попадает на повышающий преобразователь и затем на цифровое программируемое радио для анализа.
Для удаления помех Камкар использовал программу iZotopeRX и ПО с открытым исходным кодом Keytap3, которое преобразовывает звук нажатия клавиш в разборчивый текст. По словам журналистов Wired, некоторые восстановленные образцы были полностью разборчивы, с незначительными пропусками букв, которые не влияли на читаемость текста.
Хакер заявил, что публикует полные схемы наборы для самостоятельного шпионажа с лазерным микрофоном. Камкар считает, что общественность должна знать о способах слежки, которые применяют спецслужбы в мире. Сейчас уже существуют устройства, которые вибрируют и создают помехи для слежки. Хакер советует более дешевое решение: либо не работать на компьютере у окна, либо не мыть окна.
Источник: https://devby.io/

На кафедре травматологии, ортопедии и хирургии катастроф разработали уникальный метод интраоперационной диагностики хрящевой ткани – оптическую спектроскопию. Он позволяет на молекулярном уровне оценить жизнеспособность хряща.
Сегодня в травматологии и ортопедии существует достаточно много методов диагностики, как инвазивных, так и не инвазивных. Тем не менее, по мнению травматологов, все они достаточно субъективны. Так, например, совсем недавно было невозможно с высокой долей точности интраоперационно оценить состояние хряща. Он оценивался либо по внешнему виду, либо с помощью специального диагностического инструмента - артроскопического щупа. «Мы могли только потрогать хрящ, мягкий он или твердый, а также посмотреть его на глубину до субхондральной кости – оценить наличие трещин и волокон и на этом все», - говорит Марина Липина, доцент кафедры травматологии, ортопедии и хирургии катастроф Сеченовского Университета.
Поэтому врачам требовалась методика, которая могла бы объективизировать их визуальные и тактильные ощущения при оценке хряща у пациента. Именно таким стал метод оптической спектроскопии, который позволяет дать точную количественную оценку того, что происходит внутри сустава. «Оценить можно абсолютно любую ткань, которая обладает следующими физическими свойствами – поглощением, отражением, люминесценцией и рассеиванием, - поясняет доцент Липина, - ткани суставов и любые другие скелетно-мышечные ткани также обладают данными свойствами. И как раз они были взяты в основу нашей научной гипотезы, которая реализовалась в новую клиническую методику диагностики - оптическую спектроскопию диффузного отражения».
Диагностика выглядит как стандартная артроскопия, которая проводится через мини-доступы. На первом этапе происходит осмотр сустава с помощью специальных датчиков с белым светом. Свет в процессе диагностики отражается от различных отделов сустава и регистрируется. Для того, чтобы грамотно применять методику, разработан алгоритм и диагностическая карта. Суставной хрящ поделен на участки и каждому участку соответствует определенный диапазон спектров - в ходе доклинического исследования было собрано нужное количество спектров, характеризующее каждую стадию. Таким образом, врачи-травматологи получили возможность определять состояние суставного хряща интраоперационно.
«Это быстрая и безопасная методика без повреждения хряща - простая регистрация спектров, - продолжает Марина Липина, - однако она позволяет увидеть ранние стадии деструкции, которые не видны визуально. Без точного определения границ жизнеспособности хряща невозможно планировать реконструктивные операции, когда требуется установка трансплантатов. Если границы являются неточными, то даже самая современная операция повлечет за собой большой риск осложнений у пациента».
В настоящий момент метод оптической спектроскопии активно применяется в Клинике травматологии, ортопедии и патологии суставов Сеченовского Университета.

«Сейчас мы развиваем диагностику крестообразных связок, - делится планами Юлия Гончарук, ассистент кафедры травматологии, ортопедии и хирургии катастроф Сеченовского Университета, - дело в том, что сегодня пациенты как можно дольше хотят сохранять физическую активность, и у них возрастают требования к ранней диагностике. Мы идем по такому же пути как с хрящом: набираем спектр по передней и задней крестообразной связке, определяем структуру связки, оцениваем направление коллагена, пытаемся сопоставить различные данные микроскопии, биомеханики для того, чтобы в дальнейшем просто и быстро интраоперационно дать оценку: оперировать данную связку сейчас, какой методикой или можно еще подождать».
В дальнейшем, располагая большой базой данных и современными возможностями диагностики, с помощью статистического математического анализа возможно будет сделать прогноз. «Мы сможем совершенно точно предположить, что будет через 1-3 года с пациентом при определенной степени физической активности с учетом его параметров - роста, веса. Таким образом, пациент получит исчерпывающую информацию о доступных для него видах спорта, рекомендуемой массе тела, образу жизни. Данное прогнозирование позволит людям максимально долго не прибегать к радикальным хирургическим вмешательствам на суставы, а пациентам – поддерживать результаты лечения», - подводит итоги Марина Липина.
Информация предоставлена пресс-службой Сеченовского Университета

Источник: https://scientificrussia.ru/

Группа материаловедов усовершенствовала метод ультразвуковой 3D-печати, сократив время создания объектов по сравнению с попиксельной технологией с 13 минут до 90 секунд. Для этого они воспользовались акустической голографией. Новый метод ученые предлагают использовать для печати имплантатов внутри живых организмов. Статья опубликована в Nature Communications.
Специалисты технологий аддитивного производства часто применяют выборочную полимеризацию, чтобы превратить жидкую смолу в твердый материал. Делают они это в основном с помощью ультрафиолетового излучения. Однако такой способ не позволяет исследователям создавать объекты внутри оптически непрозрачных сред. А этот недостаток критичен, например, в медицине, когда нужно вырастить имплантат под кожей без оперативного вмешательства.
Не так давно физикам удалось применить звуковые волны, чтобы запустить химические реакции в материале и напечатать заданную структуру даже в мутной среде, не нарушая целостности верхних слоев подопытного вещества. При этом авторы нового метода столкнулись с другими проблемами: печать происходит попиксельно, точка за точкой, и занимает много времени, порядка десятков минут.
Физики из Канады и США под руководством Махди Дераятифара (Mahdi Derayatifar) воспользовались акустической голографией, чтобы уменьшить время ультразвуковой печати. Информацию о печатаемом объекте они записали с помощью алгоритма IAS (iterative angular spectrum) в виде акустической голограммы, а затем распечатали ее на 3D-принтере. Над голограммой ученые разместили сосуд, который заполнили кремнийорганическим эластомером. Генератор ультразвука, голограмму и нижнюю часть камеры печати они погрузили в деионизированную воду.
Принцип работы экспериментальной установки заключается в том, что ультразвуковая волна, сформированная голограммой, пройдя через передающую среду, достигает платформы внутри камеры печати. Кавитационные пузырьки, рожденные ультразвуком в силиконовом эластомере, схлопываются и, благодаря выделенному теплу, полимеризуют вещество на поверхности платформы. Такой процесс физики называют сонохимической реакцией.
Так как в голограмме хранится информация о форме объекта целиком, ученые смогли произвести 3D-печать всех частей образца одновременно. В результате исследователи добились сокращения времени с 4-13 минут до 30-90 секунд по сравнению с методом ультразвуковой печати, где каждая часть объекта создается поочередно.
Создатели метода отмечают, что текущие результаты далеки от совершенства. Из-за неоднородностей в материале качество воспроизведенных структур может существенно снижаться. Тем не менее авторы работы уверены, что новый способ 3D-печати может быть использован во многих сферах, в том числе и для создания имплантатов в подкожно-жировом слое без хирургического вмешательства.
Источник: https://nplus1.ru/

Пестициды могут проникать через кожуру яблок в их мякоть, поэтому их лучше не только мыть, но и чистить. Это показало исследование, опубликованное в журнале Nano Letters.
Пестициды и гербициды, то есть средства борьбы с насекомыми и сорняками, имеют решающее значение для продовольственной безопасности человечества. Но некоторые из этих веществ опасны для здоровья. В новом исследовании ученые улучшили метод обнаружения пестицидов и показали, что они могут проникать в мякоть фруктов. Это означает, что мытья фруктов недостаточно для удаления пестицидов.
Ученые использовали метод поверхностной рамановской спектроскопии (SERS), для которого не требуется разрушать продукт. На фрукт светили лазером, а по характеру рассеивания света определяли наличие молекул в составе фруктов, в том числе пестицидов. Мембрана на основе гидрогеля и металлических наночастиц использовалась для усиления сигнала от пестицидов.
Также авторы показали, что метод применим для обнаружения пестицидов на яблоках, огурцах, креветках, порошке чили и рисе.
Источник: https://www.gazeta.ru/

Специалисты петербургского Научно-производственного предприятия волоконно-оптического и лазерного оборудования, Горного университета и Университета ИТМО предложили технологию для эффективного извлечения метана из угольных пластов при помощи лазера.
По словам ученых, исследования и эксперименты показали, что для эффективной разработки угольных залежей лучше совместить две технологии бурения. На угольный пласт «светят» лазерным лучом, при этом рабочий инструмент и угольная залежь не соприкасаются. Если на пути проходчиков попадутся сопутствующие породы — например, песчаники, — можно перейти на лазерно-механическую технологию: сначала размягчить и разрушить породу лазером, а потом вычистить ее обычными способами.
— Лазерное бурение позволяет формировать каналы с пористыми и трещиноватыми стенками, не требует использования бурового раствора, поэтому пробуренные лазером каналы обладают высокой газопроницаемостью, — объясняет аспирант Университета ИТМО, младший научный сотрудник Научно-производственного предприятия волоконно-оптического и лазерного оборудования Данила Журба. — Создание разветвленной сети таких каналов позволит повысить скорость и объем отдачи метана из угольных пластов.
Разработка успешно прошла лабораторные испытания. В планах ученых — использовать лазерное бурение для управляемой генерации синтез-газа прямо в угольных пластах.
Источник https://e-plus.media/

Квантовый гравиметр — уникальный прибор, предназначенный для замера малейших изменений гравитационного поля, разработан учеными МИФИ, рассказали ТАСС в ядерном университете, отметив, что прибор превосходит по точности многие используемые в практике аналоги.Яндекс.Дзен
По сути, гравиметр представляет собой сверхточные атомные часы, работающие на ионах стронция. С помощью лазерного излучения атомы стронция сначала замораживаются до сверхнизких температур, а затем — также с помощью лазера — активизируются, начиная ритмически испускать импульсы света. Как рассказал инженер кафедры физико-технических проблем метрологии Павел Черепанов, в настоящее время разработанные в МИФИ атомные часы позволяют измерять время с точностью до 10 в минус 16-ой степени — то есть до одной десятиквадрильонной — секунды. Таким образом, устройство может играть роль сверхпрецизионного оптического квантового стандарта времени и частоты и использоваться, например, для синхронизации разделенной расстоянием аппаратуры или в навигационном оборудовании, особенно в ситуациях, когда радиосвязь затруднена (например, на подводных лодках).
Но устройство не только меряет время, но и способно измерять уровень земной гравитации, поскольку, согласно общей теории относительности, чем сильнее гравитация, тем медленнее идут часы, а излучаемый атомами свет смещается в красную сторону спектра. По словам Черепанова, квантовый гравиметр способен отслеживать изменения гравитационного поля Земли с точностью более одной миллионной гала (гал — единица измерения ускорения, в частности, свободного падения), в то время как у используемых сегодня маятниковых и баллистических гравиметров точности порядка от одной десятитысячной до одной стотысячной гала.
«Таким образом квантовый гравиметр более чем в десятки раз точнее неквантовых аналогов при сопоставимых размерах. Однако квантовые приборы имеют существенный потенциал миниатюризации, хотя и с небольшой потерей точности относительно стационарных квантовых приборов», — отмечает Павел Черепанов.
В перспективе квантовый гравиметр может использоваться в геологоразведке, прецизионной топографии и навигационном оборудовании.
Источник: https://nauka.tass.ru

Страница 1 из 5

© 2024 Лазерная ассоциация

Поиск