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:

Большой адронный коллайдер прекращает работу 16.01.2026

Физика элементарных частиц - одна из самых передовых областей науки, где каждый эксперимент может изменить наше понимание мироздания. Центральным инструментом этих исследований является Большой адронный коллайдер (LHC), уникальный ускоритель частиц, позволяющий изучать самые фундаментальные законы природы. Недавно стало известно, что LHC временно прекращает свою работу для масштабной модернизации, которая подготовит его к новому этапу экспериментов с гораздо большей производительностью. Коллайдер, расположенный в подземном тоннеле вдоль швейцарско-французской границы, создает столкновения частиц на невероятно высоких энергиях. Именно здесь в 2012 году ученые открыли бозон Хиггса - ключевую частицу, объясняющую, почему другие элементарные частицы имеют массу. Это открытие стало одним из самых значимых событий современной физики и подтвердило предсказания Стандартной модели. Причиной временной остановки LHC стало развертывание проекта High-Luminosity LHC (HL-LHC). Модернизация позв ...>>

Робот-бармен AI Barmen 16.01.2026

Американские инженеры создали AI Barmen - робота-бармена, способного не только готовить коктейли, но и запоминать предпочтения гостей. AI Barmen представляет собой автономную систему, которую можно устанавливать практически в любых местах - от баров и ресторанов до гостиниц, аэропортов и корпоративных мероприятий. Робот сочетает механический манипулятор с интеллектуальной программой, которая подбирает напитки на основе истории заказов конкретного пользователя. Гости могут оставаться анонимными или разрешить системе запоминать их вкусы, что позволяет получать одинаково качественный персонализированный коктейль в любой точке, где установлен AI Barmen. Робот готовит широкий спектр коктейлей с высокой точностью, контролирует запасы ингредиентов и автоматически ведет учет, что снижает затраты и минимизирует ошибки. Для работы устройства достаточно стандартной розетки, подключение к воде не требуется, что делает его мобильным и удобным для эксплуатации в самых разных условиях. Систе ...>>

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Случайная новость из Архива Второй звук в сверхтекучей жидкости 24.02.2024 В большинстве материалов тепло рассеивается, но в редких состояниях материи оно может вести себя как волна, двигаясь вперед и назад. Ученые из Массачусетского технологического института впервые получили непосредственные изображения этого феномена, названного физиками "вторым звуком". Открытие второго звука в сверхтекучей жидкости открывает новые горизонты в понимании теплопроводности и поведения материи в экстремальных условиях. Это исследование не только расширяет наши знания о физических процессах, но также может привести к новым технологическим прорывам в различных областях науки и техники. Полученные учеными снимки показывали, что тепло движется как волна, "качаясь" вперед и назад, в то время как физическая материя ведет себя совсем иначе. Специалисты исследовали облако атомов лития, охлажденное до температуры, близкой к абсолютному нулю, чтобы визуализировать это явление, используя новый метод термографии - технику теплового картирования. Эти открытия помогут физикам лучше понять процессы передачи тепла через жидкости и другие материалы, что может иметь важные практические применения в области сверхпроводников и астрофизики.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026