Твердотельный мазер, работающий непрерывно при комнатной температуре

01.04.2018

Еще в 1954 году был изобретен квантовый генератор микроволнового излучения, мазер (maser, microwave amplification by stimulated emission of radiation), который является ближайшим родственником лазера. Однако, в отличие от лазеров, которые получили очень широкое распространение, мазеры используются гораздо реже из-за того, что для их нормальной работы требуется охлаждение до температуры, близкой к температуре абсолютного нуля, -273 градуса Цельсия.

Однако, усилиями ученых из Имперского колледжа и Университетского колледжа в Лондоне, на свет появился первый в своем роде мазер, способный работать в непрерывном режиме при комнатной температуре. Данное достижение открывает дорогу к практическому применению мазеров в самых различных областях науки и техники. "Мы надеемся, что наша работа позволит сделать мазеры столь же популярными, как и традиционные лазеры" - рассказывает доктор Джонатан Бриз (Dr Jonathan Breeze).

В 2012 году группа ученых продемонстрировала, что мазер, созданный на базе молекул органического соединения пентацена, способен работать при комнатной температуре, вырабатывая импульсы микроволнового излучения, длительностью в тысячные доли секунды. Любая попытка более длительной работы мазера приводила к плавлению его кристалла.

В качестве тела нового мазера ученые использовали алмаз, выращенный в обогащенной азотом атмосфере. В результате этого под воздействием фокусированного электронного луча множество атомов углерода в структуре синтетического алмаза были замещены атомами азота, формируя дефекты кристаллической решетки, известные под названием азотной вакансии. После этого алмаз был нагрет до высокой температуры, что позволило атомам азота и углерода сформировать пары, которые иногда используются в качестве кубитов в квантовых технологиях.

Кристалл обработанного синтетического алмаза был заключен внутри сапфирового кольца, которое выступало в роли концентратора энергии микроволновых волн, и освещен светом зеленого лазера. Проведенные эксперименты показали, что такой мазер способен работать при комнатной температуре сколь угодно долгое время.

Ученые, совершившие данное открытие, считают, что созданные ими мазеры уже очень скоро могут быть использованы в самых различных областях, включая рентгенографию, системы безопасности аэропортов, в радиоастрономии и в системах дальней космической связи. Помимо этого, мазеры могут быть использованы в технологиях квантовых вычислений, обеспечивая управление состоянием и считывание информации, хранящейся в квантовых битах, кубитах.

<< Назад: Комплект Asus Lyra Trio для создания сети Wi-Fi Mesh 02.04.2018

>> Вперед: В одной наночастице синтезировано восемь элементов 01.04.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Управление снами для решения важных задач 01.03.2026

Сны на протяжении веков привлекали внимание философов, психологов и ученых, вызывая вопросы о том, насколько они отражают нашу реальность и могут ли влиять на мышление. Новое исследование нейробиологов из Northwestern University показывает, что содержание человеческих сновидений можно частично направлять, а фаза быстрого сна (REM) играет ключевую роль в творческом мышлении и поиске нестандартных решений. В эксперименте ученые использовали метод целенаправленной реактивации памяти (TMR). Пока участники спали, им подавали звуки, ассоциированные с головоломками, предложенными им ранее. Сигналы включались только после подтверждения мозговой активности, указывающей на фазу быстрого сна. В результате 75% испытуемых сообщили о появлении во сне образов или идей, связанных с нерешенными задачами. При этом головоломки, "проникшие" в сновидения, решались значительно чаще: 42% против 17% у задач, которые не фигурировали во сне. Исследователи подчеркивают, что это не прямое доказательство тог ...>>

Новый томат с повышенным содержанием витамина A 28.02.2026

Проблема дефицита витамина A остается одной из глобальных задач здравоохранения, особенно в регионах с ограниченным доступом к разнообразной пище. Недавние достижения биотехнологий позволяют создавать продукты, способные существенно улучшить питание населения, и одним из таких примеров стал новый томат, обогащенный витамином A. Исследователи из Университета Флориды разработали сорта томатов с повышенным содержанием бета-каротина - вещества, которое организм преобразует в витамин A. Работа была выполнена Джингвеем Фу, Дениз Тиеман и Баллой Ратиноспати в Институте пищевых и аграрных наук UF/IFAS. Созданные помидоры отличаются существенно более высоким уровнем бета-каротина по сравнению с обычными сортами, а также с продуктами, традиционно богатыми этим соединением, такими как сладкий картофель и капуста. По словам профессора Ратинасабапати, регулярное употребление всего 50-100 граммов этих обогащенных томатов может покрыть суточную потребность человека в витамине A, что делает их п ...>>

Акула в водах Антарктики 28.02.2026

Исследования океанов продолжают удивлять ученых, демонстрируя, что даже в самых суровых и изолированных районах нашей планеты жизнь может быть гораздо более разнообразной, чем считалось ранее. Недавняя экспедиция у берегов Антарктиды зафиксировала крупную акулу, что ставит под сомнение многолетнее убеждение о полной "безопасности" этих холодных вод для крупных хищников. Съемка велась в январе 2025 года на глубине около 490 метров. Камеры зафиксировали массивный силуэт длиной до четырех метров, который медленно скользил вдоль морского дна. Ученые описали его как "неуклюжую бочку", движущуюся в тусклом свете камер. Температура воды на этой глубине составляла всего 1,27&#8239;°C - показатели, при которых существование акул ранее считалось невозможным. По словам исследователя Алана Джеймисона, открытие стало полной неожиданностью. До этого момента акул в Антарктике никто не наблюдал, а климатические и химические условия воды считались слишком экстремальными для их выживания. Это ...>>

Ученые выявили новый механизм регенерации клеток 27.02.2026

В последние годы биология клеток сделала значительный шаг вперед, позволяя понять, как ткани восстанавливаются после повреждений и какие внутренние ресурсы активируются для поддержания их функций. Недавнее исследование продемонстрировало ранее неизвестный механизм, благодаря которому клетки могут мобилизовать скрытые возможности для регенерации, открывая новые перспективы для разработки терапевтических стратегий. Фокус работы сосредоточен на молекулярных процессах, связанных с экспрессией генов, то есть реализацией наследственной информации через синтез РНК и белков. Ученые обнаружили дополнительный уровень регуляции, который определяет активность клеток, координируя сигнальные пути и ответ на внешние стимулы. Нарушение этих процессов, как выяснилось, может приводить к развитию различных патологий. Для изучения механизма исследователи использовали методы молекулярной биологии в сочетании с высокоточной визуализацией, что позволило наблюдать взаимодействие белковых комплексов в ре ...>>

Случайная новость из Архива Дом с гелиостатом 31.08.2015 Гелиостат как устройство, призванное поворачивать зеркало телескопа так, чтобы направлять солнечные лучи постоянно в одном направлении, несмотря на видимое суточное движение Солнца, известен еще с XVII века. Приоритет на его изобретение в свое время оспаривали нидерландский философ, физик и математик Вильгельм Якоб Гравезанд, немецкий физик Даниель Габриель Фаренгейт (тот самый, с температурой), а также итальянский ученый-универсал Джованни Альфонсо Борелли. Сейчас это уже не так важно, поскольку гелиостат в телескопах заменили более совершенные устройства. Однако это не значит, что он прекратил свое существование. Усилиями компании Solenica прибор нашел новое применение в устройстве для дома, которое помогает направлять естественный свет внутрь жилища и тем самым бороться с сезонным аффективным расстройством, более известным как осенне-зимняя депрессия. Этим расстройством страдала итальянская студентка Кембриджского университета Дива Томмеи (Diva Tommei), которой и пришло в голову создать роботическое зеркало-гелиостат под названием Lucy для того, чтобы помочь себе подобным. Конструктивно "Люси", направляющая в выбранное пользователем место до 7000 люменов солнечного света, мало чем отличается от предшественника 300-летней давности. Однако дизайн устройства был разработан другим итальянцем, Алессио Паолетти (Alessio Paoletti), сотрудничавшем с такими брендами, как Bulgari, Cavalli, а также автомобильными фирмами. Благодаря этому устройство выглядит как элегантная стеклянная сфера, защищающая зеркало. Приводится же оно в движение электромотором, питающимся от солнечных батарей, что делает Lucy полностью автономной. "Люси" - не первое устройство, пытающееся направить солнечные лучи в темное помещение. Еще три года назад американская фирма Wikoda показала прибор под названием Sunflower ("Подсолнечник"), предназначенный для той же цели и тоже работающий на фотовольтаических панелях. Вопрос в том, где в принципе найти солнечный свет, скажем, за питерской 60-й параллелью.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026