Свыше 200 лет тому назад английский ученый Томас Юнг провел ставший знаменитым эксперимент, направив луч света на экран с двумя прорезями и получив интерференцию света. В новом варианте двухщелевого опыта физики заменили щели в экране на «щели» во времени — и обнаружили новый вид интерференционной картины. Эксперимент открывает новый аспект классического опыта, доказавшего волновую природу света, а также открывает новые возможности создания оптических устройств.
Команда ученых из Великобритании, Германии и США направила инфракрасный луч на поверхность, изготовленную из стекла и золота и покрытого тонким слоем оксида индия-олова. При нормальных условиях этот слой прозрачен для ИК-лучей. Но если использовать второй лазер, возбуждающий электроны в материале, то его оптические свойства изменятся.
Разместив световой датчик, ученые направили два сверхкоротких импульса с разницей в несколько десятков фемтосекунд в экран, таким образом превратив его в зеркало дважды в быстрой последовательности. И наблюдали, как изменилась в ответ форма волны дважды отраженного света — из простой, монохромной волны она стала более сложной.
Если зеркало включали только один раз, интерференция исчезала. Это соответствует классическому опыту Юнга, когда интерференционная картина пропадала, если свет проходит только через одну щель, рассказывает Nature.
Результаты эксперимента показали также, что оксиду индия-олова потребовалось менее 10 фемтосекунд, чтобы стать возбужденным — это намного меньше теоретических ожиданий. Это открытие может привести к проявлению устройств, отражающих сигналы обратно во времени, как если бы аудиозапись проигрывали в обратном направлении.
«Наш опыт — прекрасная демонстрация волновой физики, а также он показывает, как можно переносить различные явления вроде интерференции из области пространства в область времени, — пишут исследователи для издания Conversation. — Также этот опыт помог нам в понимании материалов, которые управляют поведением света в пространстве и времени. Применение этому может найтись в сфере обработки сигналов и, возможно, даже в оптических компьютерах».
Источник: https://hightech.plus/
Ученые изучили преобразования света в энергию в живых клетках в масштабе пикосекунды (триллионной доли секунды). Исследование опубликовано в журнале Nature
Международная группа физиков, химиков и биологов под руководством Кембриджского университета использовала технологию сверхбыстрой спектроскопии с помощью фемтосекундного лазера, чтобы изучить самые ранние этапы фотосинтеза. Исследование открывает новое направление для получения экологически чистого топлива и возобновляемой энергетики.
В своей работе исследователи пытались понять, почему кольцеобразные молекулы, хиноны, способна «воровать» электроны в процессе фотосинтеза. Такие молекулы широко распространены в природе, они могут легко принимать и отдавать электроны, но их роль в фотосинтезе оставалась не до конца понятной.
Исследователи использовали технику сверхбыстрой переходной абсорбционной спектроскопии для изучения поведения хинонов в фотосинтезирующих цианобактериях. Наблюдая за электронами, ученые обнаружили, что белковый каркас, на котором происходят начальные химические реакции фотосинтеза, является «дырявым», что позволяет электронам ускользать. Эта утечка помогает растениям защитить себя от повреждения ярким или быстро меняющимся светом.
Иллюстрация процесса фотосинтеза. Анимация: Mairi Eyres, University of Cambridge
Авторы исследования полагают, что такую утечку электронов можно использовать. Возможность извлекать заряды на ранней стадии фотосинтеза можно использовать для эффективного получения чистого топлива от Солнца. Кроме того, способность регулировать фотосинтез позволит сделать сельскохозяйственные культуры более устойчивыми к интенсивному солнечному свету.
Многие ученые пытались извлечь электроны на ранних этапах фотосинтеза, но пришли к выводу, что это невозможно, потому что энергия настолько скрыта в белковом каркасе. Тот факт, что мы можем достать их на ранней стадии процесса, сногсшибателен.
Дженни Чжан, координатор исследования из Кембриджского университета
Источник: https://hightech.fm/