Квантовый датчик для измерения интенсивности, поляризации и длины волны света

05.06.2022

Группа исследователей из Йельского университета и Техасского университета в Далласе создала крошечный квантовый оптический датчик, размер которого составляет приблизительно одну тысячную часть от сечения человеческого волоса. Но, несмотря на столь малые размеры, этот датчик обладает широчайшими возможностями, используя квантовые свойства электронов, он способен одновременно измерять интенсивность, поляризацию и длину волны света. Создание такого универсального сенсора позволит в будущем совершить значительные прорывы в областях астрономии, здравоохранения и дистанционного зондирования.

За последние годы ученые выяснили, что скручивание или другой вид деформации определенных материалов в некоторых случаях позволяет придать этим материалам некоторые свойства, которыми они не обладают в нормальном виде. В данном случае ученые также использовали такой метод, применив его по отношению к двухслойному графену, который получил название TDBG (twisted double bilayer graphene). Скручивание графена нарушает симметрию его кристаллической решетки и наделяет графен совершенно новыми свойствами.

Такое изменение свойств графена привело к тому, что в изогнутом графене начал сильно проявляться так называемый аномальный фотоэлектрический эффект (anomalous photovoltaic effect, APVE). Этот эффект заключается в преобразовании света в электрический ток, величина которого пропорционально зависит от интенсивности, поляризации и длины волны света. Более того, некоторые параметры этого эффекта могут быть "подстроены" при помощи напряжения, прикладываемого к графену.

Далее ученые создали специализированную искусственную нейронную сеть, которая была обучена на данных, получаемых от графенового датчика, который облучался светом с различными параметрами. И после такого обучения нейронная сеть стала способна "расшифровывать" показания датчика, выдавая достоверные и точные результаты по каждому из упомянутых выше параметров света.

Малые габариты нового интеллектуального датчика, который один может заменить достаточно сложные, громоздкие и дорогостоящие устройства, позволят создать в будущем совершенно новые типы астрономических инструментов, медицинского диагностического оборудования, систем видения для автономных транспортных средств и летательных аппаратов и т.п. Кроме этого, работа, проведенная учеными, открывает целую новую область, в которой "деформированные" материалы будут выступать в качестве нелинейных оптических компонентов.

<< Назад: Телепортационный ретранслятор для квантового интернета 06.06.2022

>> Вперед: Производство водорода в открытом море 05.06.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Искусственный свет полнит 21.05.2015 Мы знаем, что кроме "плохого" жира есть еще и "хороший". Речь здесь идет о двух типах жировой ткани, белой и бурой: если клетки белого жира запасают жировые молекулы, тем самым заставляя нас толстеть, то клетки бурого жира, наоборот, сжигают жировые запасы с выделением тепла. С тех пор, как оказалось, что бурый жир есть не только у зверей и младенцев, но и у взрослых людей, его начали активно изучать, пытаясь найти способ, с помощью которого можно было бы стимулировать активность клеток бурой жировой ткани - так можно было бы решить проблему ожирения и сопутствующих ему метаболических и сердечно-сосудистых болезней. В предложениях тут недостатка нет: на бурый жир влияют и гормоны, и иммунные клетки, и специальные нейроны; кроме того, активировать его можно физическими упражнениями или попросту выйдя на холод (как мы только что сказали, жиры в нем сжигаются с образованием тепла, и одна из функций бурой жировой ткани - это терморегуляция). Исследователи из Лейденского университета нашли совсем простой способ держать бурый жир в тонусе - оказывается, нужно просто по вечерам поменьше сидеть при искусственном свете. Известно, что стимуляция бурого жира происходит при участии b3 адренергического рецептора - при его активации клетки сжигают больше липидов и выделяют больше тепла. Патрик Ренсен (Patrick Rensen) и его коллеги обнаружили, что если мышей держать при искусственном освещении 16, а то и все 24 часа в сутки, то у них снижается активность рецептора, и соответственно, бурые жировые клетки начинают хуже работать, и липидные молекулы отправляются в запасающий белый жир. С мышами, у которых световой день длился стандартные 12 часов, ничего такого не происходило. (Мыши - животные сумеречные, то есть светлое время суток для них - как для нас ночь.) В результате у мышей, которых долго держали на свету, накапливалось на 25-50% больше жира, хотя животных из всех групп кормили одинаково и физическая активность у них была тоже одинаковой. Разумеется, тут дело не в самом по себе искусственном свете, а в суточном ритме, который портится из-за освещенности в неурочное время: биологические часы говорят о том, что уже давно должна быть ночь, а глаза продолжают видеть свет. Конечно, мы все равно заснем, пусть и при искусственном освещении, но на биологических часах это все равно отразится. Известно, что даже если ложиться спать в правильное время, то все равно яркое освещение, которое сопровождает нас до последнего, само по себе может причинить вред. Ну а то, что сбитый циркадный ритм связан с ожирением, давно уже подтверждено как экспериментами, так и клиническими исследованиями. По некоторым данным слишком долгий световой день провоцирует ожирение даже сильнее, чем неправильное питание. И, по-видимому, эффект здесь не в последнюю очередь обусловлен неправильной работой бурого жира. Его взаимодействие с биологическими часами в мозге осуществляется через симпатическую нервную систему: если бурую жировую ткань отключали от симпатических нервных путей, то эффект был такой же, как и при расстройстве суточного ритма - бурые клетки переставали сжигать липиды. Есть ли такая же взаимосвязь между активностью бурого жира и суточным ритмом у человека, покажут дальнейшие исследования. Похожие результаты были получены два года назад специалистами из Университета Вандербильта, которые обнаружили, что чувствительность к инсулину у клеток зависит от времени суток, и что при нарушенном циркадном ритме клетки начинают жить на одной только глюкозе, откладывая жиры про запас. Результат - избыточный вес. Эти эксперименты тоже ставили на животных; с другой стороны, повторим, медицинская статистика говорит о том, что и у людей нарушенный суточный ритм часто сопровождается разными нехорошими физиологическими эффектами, в том числе и в обмене веществ. Также здесь нельзя не вспомнить статью, вышедшую в конце прошлого года в Proceedings of the National Academy of Science, в которой шла речь о том, как излучение экранов электронных устройств сбивает с толку наши биологические часы. В общем, тем, кто хочет похудеть, можно порекомендовать не только правильно питаться, но и вовремя ложиться спать - или хотя бы не злоупотреблять перед сном всевозможными гаджетами.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026