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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Разбрасыватель минудобрений Rauch Axis 55 15.07.2026

Немецкая компания Rauch, известная своими высокоточными сельскохозяйственными машинами, представила на выставке DLG Feldtage новый флагманский разбрасыватель минеральных удобрений Axis 55. Эта модель пришла на смену предыдущей версии Axis 50.2 и стала самой крупной в актуальной линейке производителя после выхода более компактной Axis 25 в прошлом году. Новая машина сочетает в себе повышенную производительность, расширенный диапазон рабочих ширин и усовершенствованные системы контроля внесения. Одной из главных технических особенностей Axis 55 стала значительно увеличенная максимальная производительность внесения - до 675 кг удобрений в минуту. Это на 30 % больше по сравнению с предшественником. Благодаря такому показателю разбрасыватель способен обеспечивать норму внесения до 900 кг/га при рабочей ширине 36 метров и скорости движения машины 25 км/ч. При этом устройство сохраняет возможность работы с очень низкими нормами внесения, например, при распределении гранул против улиток, бе ...>>

Антоцианы черники: природная защита для зрения в темноте 14.07.2026

Специалисты все активнее изучают влияние растительных веществ на здоровье глаз. Особое внимание привлекают антоцианы - природные пигменты, которые придают яркую окраску многим ягодам и овощам. Новые данные показывают, что эти соединения способны не только защищать клетки глаз от окислительного стресса, но и ускорять восстановление родопсина - ключевого пигмента, отвечающего за способность видеть в условиях низкой освещенности. Антоцианы содержатся в большом количестве в чернике, голубике, ежевике, черной смородине, а также в краснокочанной капусте и некоторых других красных, синих и фиолетовых продуктах. Эти вещества обладают мощными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Они помогают нейтрализовать активные формы кислорода, которые повреждают клетки сетчатки и способствуют развитию хронического воспаления. По данным исследователей, антоцианы оказывают комплексное положительное влияние на зрительную систему. Они улучшают микроциркуляцию крови в сетчатке, поддержива ...>>

Случайная новость из Архива Новый рекорд по скорости беспроводной передачи данных 24.10.2024 Несмотря на удобство беспроводных решений, они традиционно уступают оптоволоконным сетям по скорости и стабильности передачи информации. Тем не менее, недавние исследования ученых показывают, что пропасть между этими двумя технологиями может значительно сократиться в ближайшем будущем. Специалисты из Университетского колледжа Лондона (UCL) поставили новый рекорд скорости беспроводной передачи данных, достигнув невероятных 938 Гбит/с. Для сравнения: на текущий момент 5G - самая передовая технология мобильной связи - имеет теоретическую максимальную скорость около 20 Гбит/с. В реальной жизни эта цифра заметно ниже и редко превышает несколько сотен мегабит в секунду. Даже последняя версия Wi-Fi 7, способная обеспечить до 40 Гбит/с, значительно отстает от новых достижений. Таким образом, успех команды из UCL выводит беспроводную связь на принципиально новый уровень, делая возможным скачивание двухчасового фильма в формате 4K всего за 0,1 секунды - задача, которая на 5G заняла бы около 19 минут. Этот рекорд стал возможен благодаря уникальной комбинации радиотехнологий и световых сигналов. Исследователи использовали широкий диапазон частот - от 5 до 150 ГГц. Для генерации сигналов в диапазоне 5-75 ГГц применялись современные цифроаналоговые преобразователи, а для более высоких частот (от 75 до 150 ГГц) - световые радиогенераторы. Такой подход позволяет значительно повысить скорость передачи данных и минимизировать проблемы с перегрузками канала. Важно отметить, что новая технология на 30% превзошла предыдущий рекорд, установленный японскими учеными всего несколько месяцев назад. Ранее японская команда достигла скорости передачи около 700 Гбит/с, что уже считалось значительным прорывом. Однако новый результат UCL приближает нас к показателю 1 Тбит/с, что открывает невероятные возможности для беспроводной связи в будущем. Несмотря на этот успех, беспроводные технологии по-прежнему уступают оптоволоконным системам в плане скорости и стабильности на больших расстояниях. На сегодняшний день рекорд передачи данных по оптоволокну составляет ошеломляющие 22,9 петабит/с, что в миллионы раз быстрее даже самых продвинутых беспроводных решений. Такие скорости необходимы для передачи данных на межконтинентальные расстояния, где физическая среда передачи информации - это критический фактор. Однако достижения ученых из UCL не только приближают нас к эпохе сверхскоростной беспроводной связи, но и открывают новые перспективы для развития технологий, которые могут оказать существенное влияние на повседневную жизнь. С улучшением скоростей передачи данных становится возможным создание новых приложений и сервисов, которые раньше были немыслимы. Новый рекорд скорости беспроводной передачи данных - это еще один шаг на пути к более быстрому и доступному интернету. В ближайшие годы мы можем ожидать не только повышения скорости мобильной связи и Wi-Fi, но и появления новых устройств и систем, которые сделают использование высокоскоростного интернета еще более удобным и массовым.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026