Топологические изоляторы - основа лазеров

15.02.2018

Исследователи из Израиля и США проработали концепцию лазера, в состав которого входят аналоги топологических изоляторов. Эти материалы проводят электроны только в одну сторону, из-за чего передача по ним устойчива к помехам. Для лазеров предложили использовать аналогичные структуры, проводящие фотоны. Расчеты показывают, что энергоэффективность лазеров с топологическими изоляторами будет в несколько раз выше, чем у лазеров на "старых" принципах.

Поверхность топологических изоляторов представляет собой очень тонкий слой из материалов с высокой проводимостью, а их сердцевина - из диэлектриков. Они бывают двумерными и трехмерными. Для модели лазера, предлагаемой авторами обсуждаемых статей, использовали двумерные изоляторы, каждый из которых состоял из сетки переплетенных колец. Проводимостью в них обладают только наружные кольца. Если одно или несколько таких колец выйдут из строя, ток частиц в нужном направлении не прекратится, и помех не появится. Благодаря этому дополнительных потерь энергии для проведения луча удастся избежать. А это значит, что на подачу лучей одинаковой мощности лазеру на топологических изоляторах потребуется меньше энергии.

Еще одна особенность лазеров с использованием принципа топологических изоляторов заключается в том, что для работы ему не нужны электромагнитные поля. Это снимает ряд ограничений на использование таких приборов. А эксперименты с прототипом нового типа лазера подтвердили теоретические предположения. Энергия, накачанная в наружный ряд колец топологического изолятора, однонаправленно проходила в виде фотонов по всему периметру этого изолятора и выходила из другой точки в виде светового луча.

Описанные лазеры можно будет применять в оптике, а также квантовых сетях. Кроме того, с их помощью, вероятно, удастся создать более быструю и надежную электронику.

<< Назад: Создана новая форма света 15.02.2018

>> Вперед: Аккумуляторы без кобальта 14.02.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Монитор Philips 24B2D5300 с двумя экранами 120 Гц 30.05.2026

Компания Philips разработала интересное устройство, которое решает эту задачу элегантно и технологично. Новый монитор 24B2D5300 оснащен сразу двумя полноценными экранами - один спереди, другой сзади. Такая конструкция особенно востребована в банках, на рецепциях, в медицинских центрах и коворкингах, где важна прозрачность взаимодействия. Обе панели монитора представляют собой IPS-матрицы с диагональю 23,8 дюйма и разрешением Full HD (1920x1080 пикселей). Каждая из них поддерживает частоту обновления 120 Гц, что пока остается редкостью для бизнес-ориентированных моделей. Высокая частота обновления обеспечивает плавное изображение даже при динамичном контенте, делая работу за монитором более комфортной и презентации - более качественными. Пользователи могут выбирать между двумя основными режимами работы: дублирование одного и того же изображения на оба экрана или использование дисплеев как полностью независимых. Благодаря этому сотрудник может видеть на своей стороне рабочую информ ...>>

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Случайная новость из Архива Умный гранатомет XM25 19.08.2013 Официальный представитель Пентагона заявил, что в ближайшее время гранатомет XM25 отбросит букву "Х", которая означает, что изделие экспериментальное. Другими словами, XM25 пойдет в серию, правда поначалу малыми партиями - первая серия будет насчитывать 1100 гранатометов и боеприпасы к ним. В настоящее время армия США работает над внедрением некоторых улучшений, касающихся системы управления огнем, времени автономной работы, веса и размера гранаты. После завершения этой работы армия США получит готовое к широкому боевому применению оружие. Гранатомет XM25 - это 5,5-кг полуавтоматический четырехзарядный гранатомет, оснащенный "умным" прицелом со встроенным тепловизором, баллистическим вычислителем и дальномером. Прицел позволяет обнаружить противника в любое время суток и при любой погоде, определить дальность до цели и запрограммировать 25-мм гранату на подрыв в определенном месте рядом с противником, например над окопом, люком танка, в оконном проеме и т.д. Это позволяет надежно поражать цель за укрытиями, защищающими от огня обычного стрелкового оружия. На основании нескольких сотен эпизодов применения XM25 в Афганистане, военные пришли к выводу, что новое оружие намного эффективнее большинства носимых видов оружия поддержки. Выстрел из XM25 обычно прекращает атаку талибов, причем гранатомет обеспечивает высокую точность стрельбы на расстоянии до 500 м, то есть дальше, чем автомат Калашникова. Наведение происходит следующим образом: солдат сначала находит цель с помощью совершенного 4-кратного тепловизионного прицельного комплекса, интегрированного в оружие, затем включается лазерный дальномер и в окуляре прицела появляются сведения о дальности до цели. Солдату нужно выбрать точку рядом с позицией врага: сбоку, сверху, сзади и нажать на спуск - граната взорвется позади, над, под или сбоку от укрытия. При взрыве граната поражает живую силу в радиусе 6 метров. В одном из эпизодов применения XM25, член пешего патруля сержант Карлос Смит обнаружил засаду с помощью прицела XM25. Обычно талибы прячутся за камнями, холмами, руинами и прочими укрытиями, которые защищают от пуль. Но в данном случае у бойца был XM25, и 25-мм граната взорвалась прямо над пулеметчиком противника. В итоге засада была сорвана - противник бежал, унося с собой раненых. В целом применение "умного" гранатомета сокращало бой с обычных 15-20 минут до 5-7. Благодаря XM25 солдатам не нужно было подбираться к врагу с флангов - гранаты XM25 просто выкуривали противника из укрытия, осыпая его градом шрапнели. За свои высокие боевые качества XM25 получил прозвище Punisher ("Каратель").

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026