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:

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Квантовая батарея с мгновенной зарядкой и кратким хранением 14.09.2026

Аккумуляторы постепенно совершенствуются, однако между скоростью зарядки и способностью долго хранить энергию по-прежнему существует заметный компромисс. Исследователи, работающие в области квантовой физики, ищут принципиально иные способы накопления энергии. Одно из таких направлений связано с квантовыми батареями, использующими необычные свойства света и материи. Новый прототип продемонстрировал впечатляющую скорость зарядки, хотя до полноценного практического устройства ему еще далеко. Разработанная специалистами система способна получать энергию за фемтосекунды - квадриллионные доли секунды. Для сравнения, одна фемтосекунда составляет 10^-15 секунды. После завершения зарядки прототип удерживает накопленную энергию в течение наносекунд, то есть миллиардных долей секунды. Это примерно в миллион раз дольше самой зарядки. Однако столь эффектные показатели времени пока не означают, что устройство способно заменить обычный аккумулятор: запас энергии остается крайне небольшим. В осн ...>>

Загрязнение воздуха ослабляет ледники Гималаев 13.09.2026

Ледники высокогорных районов долгое время считались одними из наиболее удаленных от человеческой деятельности природных объектов. Однако даже эти гигантские массивы льда не защищены от загрязнения атмосферы. Частицы сажи, минеральной пыли и других веществ переносятся на большие расстояния, оседают на снегу и льду и изменяют их способность отражать солнечную энергию. На фоне глобального потепления подобное воздействие способно ускорять таяние ледников и усиливать связанные с ним природные риски. Особое внимание специалистов привлекают Гималаи, где ледники играют важную роль в формировании речного стока и поддержании водных ресурсов. Один из наиболее показательных регионов - Лангтанг в Непале. Несмотря на удаленность и живописный высокогорный ландшафт, он расположен по направлению переноса воздушных масс от одних из наиболее загрязненных промышленных районов Южной Азии. Недавний обвал ледника в этой местности сопровождался разрушительными внезапными паводками. При этом точная причина ...>>

Монитор AOC Q27U4D 13.09.2026

Компания AOC вывела на рынок свою новую модель компьютерного монитора - Q27U4D. Основой новинки стала 26,5-дюймовая панель QD-OLED с разрешением QHD. Технология квантовых точек позволяет расширить цветовой охват, а органические светодиоды обеспечивают высокую контрастность и глубокий черный цвет. Частота обновления экрана достигает 144 Гц, благодаря чему движения в играх и динамических сценах видео выглядят плавнее. Дополнительный комфорт при работе с изображением обеспечивает покрытие AGLR, предназначенное для уменьшения бликов и отражений окружающего пространства. Важным преимуществом монитора специалисты называют его цветовые характеристики. AOC Q27U4D охватывает 100% пространства sRGB и 99% DCI-P3. При работе в диапазоне sRGB заявленная цветовая погрешность ?E составляет менее 1, что свидетельствует о высокой точности воспроизведения оттенков. Такие параметры особенно востребованы у дизайнеров, фотографов и других специалистов, которым необходимо контролировать соответствие ...>>

Связь между кофе, жиром и половыми гормонами 12.09.2026

Кофе давно стал привычной частью повседневной жизни миллионов людей. Его чаще всего связывают с повышением бодрости и улучшением концентрации, однако воздействие этого напитка на организм значительно сложнее. В последние годы специалисты все чаще изучают возможные связи между употреблением кофе, обменом веществ и гормональной регуляцией. Новое исследование ученых из Финляндии позволило обнаружить несколько любопытных закономерностей, касающихся жировой ткани, мышечной массы и половых гормонов. Исследователи из Университета Оулу проанализировали данные 2264 человек в возрасте 46 лет. Участники отличались по привычному количеству потребляемого кофе, и ученые сопоставили эти сведения с показателями состава тела, обмена глюкозы и инсулина, а также концентрациями половых гормонов. Полученные результаты указывают на связь между более высоким употреблением кофе и некоторыми особенностями метаболического профиля. При этом специалисты подчеркивают, что обнаруженные закономерности еще не дока ...>>

Случайная новость из Архива Разработан новый тип термоядерного устройства 08.04.2024 Термоядерная энергетика продолжает оставаться одним из самых перспективных направлений в области энергетики, стремясь к созданию чистых и эффективных источников энергии. Недавние научные разработки, такие как новый стелларатор MUSE, представленный учеными Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) и Министерства энергетики США (DOE), открывают новые горизонты в этой области. Ученые Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) и Министерства энергетики США (DOE) представили новый тип стелларатора, специального устройства для реакции термоядерного синтеза. Стеллараторы, подобно токамакам, используют магнитные поля для удержания плазмы. Однако в новом устройстве магнитные поля имеют необычную форму, исключительную для стеллараторов. Они тороидальны, но также закручены вдоль оси плазменного "шнура". Отличительной особенностью MUSE является использование постоянных магнитов, что отличает его от других устройств, где магнитное поле создается электромагнитами. Устройство MUSE собрано из стандартных компонентов и оборудования, доступного в коммерческом секторе. Постоянные магниты интегрированы в 3D-напечатанную оболочку, окружающую вакуумную камеру, содержащую плазму. Кроме того, MUSE обладает высокой квазисимметрией, что способствует эффективному удержанию плазмы внутри устройства и повышает вероятность реакций термоядерного синтеза. Дальнейшие планы включают серию экспериментов для более детального изучения квазисимметрии MUSE и ее влияния на удержание плазмы. Эти исследования будут включать более точное измерение магнитных полей и скорости вращения плазмы. Разработка нового стелларатора MUSE представляет собой значимый шаг в развитии термоядерной энергетики. Его передовой дизайн и использование постоянных магнитов могут привести к более эффективному и устойчивому удержанию плазмы, что является ключевым фактором для достижения термоядерного синтеза в практических масштабах.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026