Твердотельный мазер, работающий непрерывно при комнатной температуре

01.04.2018

Еще в 1954 году был изобретен квантовый генератор микроволнового излучения, мазер (maser, microwave amplification by stimulated emission of radiation), который является ближайшим родственником лазера. Однако, в отличие от лазеров, которые получили очень широкое распространение, мазеры используются гораздо реже из-за того, что для их нормальной работы требуется охлаждение до температуры, близкой к температуре абсолютного нуля, -273 градуса Цельсия.

Однако, усилиями ученых из Имперского колледжа и Университетского колледжа в Лондоне, на свет появился первый в своем роде мазер, способный работать в непрерывном режиме при комнатной температуре. Данное достижение открывает дорогу к практическому применению мазеров в самых различных областях науки и техники. "Мы надеемся, что наша работа позволит сделать мазеры столь же популярными, как и традиционные лазеры" - рассказывает доктор Джонатан Бриз (Dr Jonathan Breeze).

В 2012 году группа ученых продемонстрировала, что мазер, созданный на базе молекул органического соединения пентацена, способен работать при комнатной температуре, вырабатывая импульсы микроволнового излучения, длительностью в тысячные доли секунды. Любая попытка более длительной работы мазера приводила к плавлению его кристалла.

В качестве тела нового мазера ученые использовали алмаз, выращенный в обогащенной азотом атмосфере. В результате этого под воздействием фокусированного электронного луча множество атомов углерода в структуре синтетического алмаза были замещены атомами азота, формируя дефекты кристаллической решетки, известные под названием азотной вакансии. После этого алмаз был нагрет до высокой температуры, что позволило атомам азота и углерода сформировать пары, которые иногда используются в качестве кубитов в квантовых технологиях.

Кристалл обработанного синтетического алмаза был заключен внутри сапфирового кольца, которое выступало в роли концентратора энергии микроволновых волн, и освещен светом зеленого лазера. Проведенные эксперименты показали, что такой мазер способен работать при комнатной температуре сколь угодно долгое время.

Ученые, совершившие данное открытие, считают, что созданные ими мазеры уже очень скоро могут быть использованы в самых различных областях, включая рентгенографию, системы безопасности аэропортов, в радиоастрономии и в системах дальней космической связи. Помимо этого, мазеры могут быть использованы в технологиях квантовых вычислений, обеспечивая управление состоянием и считывание информации, хранящейся в квантовых битах, кубитах.

<< Назад: Комплект Asus Lyra Trio для создания сети Wi-Fi Mesh 02.04.2018

>> Вперед: В одной наночастице синтезировано восемь элементов 01.04.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Встроенный в автомобиль алкотестер заблокирует двигатель 14.04.2012 Автомобили со встроенными алкотестерами, которые не дают запустить двигатель, если водитель находится в состоянии опьянения, могут оказаться на рынке несколько раньше, чем предполагалось прежде. Как сообщает WSJ, производство таких систем с "трубочкой для дыхания" и с сенсором для пальца уже стартовало, работа ведется в сотрудничестве с Ассоциацией автопроизводителей (AAM) и Национальным управлением безопасностью движения на трассах (NHTSA, США). Вице-президент AAM по безопасности на транспорте Роб Страссбургер (Rob Strassburger) отметил, что производители "сделали больший прогресс быстрее, чем мы ожидали". Однако в реальности даже те, кто осознает важность такой системы для безопасности для водителя и пассажиров, едва ли согласятся иметь в собственной машине персонального часового. Появление такой системы не означает, что теперь она будет принудительно устанавливаться на все автомобили, решение об установке принимается в индивидуальном порядке или владельцем машины, или производителем. Например, алкотестеры могут появиться на автомобилях, которые сдаются напрокат. Некоторые эксперты пока сомневаются в надежности подобных систем и указывают на вероятность ложного срабатывания. Кроме того, нужно еще определить уровень концентрации алкоголя в крови, который уже не позволяет заводить машину.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025