Найден метод значительного увеличения сил оптического взаимодействия

19.10.2017

Известно, что свет представляет собой поток фотонов. И если два световода, оптоволоконных проводника, к примеру, расположены в непосредственной близости друг от друга, то движение фотонов заставляет эти световоды притягиваться или отталкиваться друг от друга. Это влияние проводников возникает из-за так называемых сил оптического взаимодействия, но эффект их действия является чрезвычайно слабым для того, чтобы его можно было использовать на практике.

Физики из Технологического университета Чалмерса и Свободного университета Брюсселя нашли метод значительного увеличения оптической силы. Этот метод открывает перед учеными массу возможностей в области нанотехнологий, в разработке новых оптоэлектронных устройств и датчиков.

Для того, чтобы заставить свет вести себя абсолютно новым способом, ученые разработали световоды из искусственного материала, структура которого позволяет "обманывать" фотоны. Структура этого материала вынуждает все фотоны потока света сместиться и двигаться, концентрируясь только возле одной стороны волновода. Когда фотоны, двигающиеся в соседнем волноводе, делают так же, то при определенном взаимном расположении волноводов сила взаимодействия между ними увеличивается в 10 раз.

"Фотонам обычно безразлично, по какому участку волновода они движутся" - рассказывает Филипп Тассен (Philippe Tassin), профессор из Технологического университета Чалмерса, - "Мы нашли способ обмана фотонов, заключенный в структуре метаматериала, который вынуждает их группироваться в определенной области внутренней поверхности волновода".

Увеличение концентрации фотонов на краю волновода и увеличение сил взаимодействия между волноводами может быть использовано для создания крошечных нанодвигателей. Такие нанодвигатели, работающие за счет энергии света, могут обеспечивать работу наномеханизмов, выполняющих различную работу, по сортировке живых клеток и наночастиц, к примеру, и нанороботов, действующих прямо внутри тела человека.

"Метод концентрации фотонов открывает новые возможности для использования волноводов в качестве "искусственных мускулов" крошечных механизмов" - рассказывает Винсент Джинис (Vincent Ginis), ученый из Свободного университета Брюсселя, - "Весьма увлекательно видеть, как искусственные материалы со сложной структурой очень могут повлиять, резко изменить принципы поведения света и его основные параметры. И, я надеюсь, нам удастся найти еще множество областей применения света, "измененного" материалами, по которым он движется в данный момент времени".

<< Назад: Доверие зависит от голоса 19.10.2017

>> Вперед: Первый 5G-смартфон 18.10.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Включение и отключение обжорства 15.06.2016 Оказывается, в мозге есть область, "выключив" которую, можно умерить стремление ко всем вкусному и приятному. Джоселин М. Ричард, руководитель эксперимента, проведенного в Университете Джона Хопкинса, объясняет: "Любой внешний стимул, даже мимолетный взгляд на порошок, напоминающий кокаин, может заставить мозг "разрешить" себе удовольствие. Наше исследование говорит о том, где именно в мозге образуется связь между внешним стимулом и стремлением к еде (или наркотикам)". Сначала мышей приучили к тому, что если они слышат сигнал и нажимают на рычаг, в клетке появляется порция подслащенной воды. Когда мыши слышали сигнал, ученые отслеживали деятельность вентрального паллидиума - участка мозга, расположенного в базальных ганглиях. Реакция нейронов в этой области на звук, означающий подачу сиропа, оказалась поразительно сильной: клетки начинали работать в бешеном темпе. Чем сильнее была активность, тем быстрее мыши бежали к рычагу и получали лакомство. Затем ученые при помощи оптогенетики "выключили" нейроны вентрального паллидиума. Мыши не перестали любить сахар - но были намного спокойнее, не бежали к рычагу, сломя голову, а в некоторых случаях и вовсе пренебрегали возможностью полакомиться. "Теперь, когда появилась возможность регулировать жадность до еды и склонность к другим удовольствиям, мы можем помочь зависимым людям регулировать свой аппетит", - утверждает Джоселин Ричард.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025