Мета-лазер, вырабатывающий сильно закрученный свет

10.05.2020

Ученые из Гарвардского университета (США), организации CSIR (Южная Африка), при участии коллег из Сингапура, Бельгии и Италии, разработала и продемонстрировала работу первого в своем роде мета-лазера, который вырабатывает так называемый сверх-хиральный свет, свет с наибольшим на сегодняшний день значением углового момента. Свет такого лазера обеспечивает максимально высокий уровень взаимодействия материи с этим светом и его можно использовать в качестве оптического "гаечного ключа" или для кодирования больших объемов информации передаваемой по оптическим коммуникационным каналам.

Судя по наличию приставки "мета" в названии нового лазера, его ключевым компонентом является метаповерхность, которая оказывает влияние на свет и изменяет его параметры каждый раз, когда этот свет проходит через нее. Метаповерхность была рассчитана и изготовлена учеными из Гарварда, она представляет собой материал, поверхность которого покрыта множеством маленьких (нанометрового размера) столбиков, высота, ширина и расстояние между которыми были тщательным образом рассчитаны для получения необходимого эффекта. И когда свет проходит через такую поверхность, он каждый раз поворачивается на определенный угол.

Помимо того, что созданная метаповерхность сама по себе обладает высоким значением фазового градиента, она способна без каких-либо нарушений работы пропускать сквозь себя достаточно мощный поток света, что существенно раздвигает границы использования таких лазеров.

В результате всех описанных выше мер и уловок, новый лазер способен обеспечить производство света со 100 раз большим значением углового момента и в 10 раз большей мощностью, чем любые другие подобные лазеры, созданные до последнего времени. При этом, новый лазер предоставляет возможность полного контроля над угловым моментом (AM), вращением (поляризация) и орбитальным угловым моментом (OAM) выходящего из него луча света. И все что требуется для этого - лишь изменение нескольких параметров света, используемого для накачки лазера.

<< Назад: Военный беспилотник Loyal Wingman с искусственным интеллектом 10.05.2020

>> Вперед: ИС улучшенного драйвера для светодиодной схемотехники 09.05.2020

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 Революционное открытие для производства пива 27.03.2018 Для многих любителей пива горький вкус и отличительный хмельной аромат являются важнейшими атрибутами любимого напитка. Но хмель обходится очень дорого, его производство ежегодно только в Соединенных Штатах потребляет 100 миллиардов литров воды. Чтобы обойти эти проблемы, ученые выяснили, как заварить "хмельное" пиво без использования... хмеля. Биоинженеры создали генетически модифицированные дрожжи, которые синтезируют ароматические компоненты хмеля - терпеновые спирты гераниол и линалоол. В процессе приготовления пива с этими дрожжами хмель можно не добавлять, что значительно удешевляет и упрощает процесс производства. Двойное слепое тестирование экспериментальной партии напитка показало, что такое пиво обладает даже более выраженным вкусом и ароматом, чем американский эль, приготовленный традиционным способом. Хмель придает пиву характерную горечь и аромат. Чтобы добиться нужного вкуса, хмель добавляют в сусло в процессе варки, а для придания аромата - на более поздних стадиях приготовления напитка; эту процедуру называют охмелением пива. Существует множество сортов хмеля, которые отличаются концентрацией ароматических компонентов. Однако даже в пределах одного сорта возможен разброс в содержании эфирных масел, и это одна из причин, почему характеристики пива бывает сложно стандартизировать. Ароматическая фракция хмеля содержит множество компонентов, однако исследователи установили, что основной вклад в охмеление пива, по крайней мере, для сортов, популярных среди американских пивоваров, вносят две молекулы из класса терпенов - гераниол и линалоол. Эти вещества образуются из одного предшественника с участием двух разных ферментов-синтаз. Биоинженеры из университета Калифорнии и института биоэнергетики в Эмеривилле (США) в сотрудничестве с калифорнийской пивоваренной компанией Lagunitas разработали технологию, позволяющую охмелять пиво без использования хмеля. Для этого в геном промышленного штамма дрожжей, используемого в пивоварении, встроили гены ферментов синтеза гераниола и линалоола. Кроме того, исследователи научились регулировать экспрессию этих генов, чтобы направленно изменять вкусовые качества пива. Так как ферменты, участвующие в синтезе этих терпенов, непосредственно в хмеле до сих пор не идентифицированы, ученые проверили несколько генов синтаз линалоола и гераниола из других ароматных растений. Оказалось, что достаточный уровень активности в клетках дрожжей для двух этих веществ проявляет укороченная версия фермента из мяты и полноразмерный фермент из базилика. Для того, чтобы обеспечить синтез предшественника терпенов, биоинженерам пришлось также сверхэкспрессировать несколько собственных ферментов дрожжей. Для интеграции генетических кассет в ДНК дрожжей исследователи использовали систему CRISPR-Cas9. Чтобы протестировать новую технологию на деле, авторы работы приготовили с каждым из штаммов небольшую опытную партию пива без использования хмеля. Для приготовления контрольных "традиционных" партий использовали хмель сорта Каскад с пяти разных американских ферм. Сравнение пива показало, что использование хмеля из разных мест приводит к разбросу в концентрациях терпенов, и, следовательно, к вариациям вкуса напитка. В то же время использование модифицированных дрожжей давало более стабильный результат. В финальном эксперименте исследователи приготовили американский эль по классическому рецепту с использованием технологии "сухого охмеления", когда хмель добавляют в пиво уже на стадии брожения, либо с генетически модифицированными дрожжами. Дегустаторы в двойном слепом тестировании не заметили значимой разницы между наличием или отсутствием "сухого охмеления", однако опытное пиво, приготовленное с модифицированными дрожжами, явно отличалось хмельным ароматом.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025