Создание сильных магнитных полей импульсом лазерного света

06.04.2020

В течение последнего десятилетия или даже двух, сильные магнитные поля используются во множестве областей науки и техники, включая материаловедение, медицину и т.п. Однако, аппаратные средства, позволяющие получать такие магнитные поля, достаточно сильно отстают в развитии по сравнению с постоянно растущими потребностями. Не так давно исследовательская группа из университета Оттавы и некоторых других канадских научных учреждений нашла новый способ генерации магнитных полей большой силы при помощи импульсов лазерного света. Более того, этот же способ позволяет "включить и выключить" магнитное поле очень быстро, что открывает целый ряд совершенно новых перспектив для его практического использования.

Проделанная канадскими учеными работа базируется на результатах предыдущих исследований, которые были направлены на использование лазеров для ускорения процесса генерации магнитного поля. В этих исследованиях импульсы лазерного света использовались для обеспечения движения электронов в плазме по круговой траектории, но такой подход требует использования чрезвычайно мощных лазеров, которые сами по себе являются редкостью и находятся в распоряжении лишь небольшого количества лабораторий во всем мире.

Во время новых исследований ученые использовали лазерный луч не с вихревой, как раньше, а с азимутально-векторной поляризацией. Электрическое поле в таком луче имеет форму радиальных кругов вокруг центра луча, и это поле заставляет электроны плазмы двигаться по кольцевой траектории, что генерирует магнитное поле, направленное вдоль направления луча лазерного света. Для синхронизации движения электронов используется свет второго лазера, частота которого в два раза выше частоты первого, и такой метод позволяет добиться ускоренного движения электронов в момент пика напряженности электрического поля, создаваемого светом первого лазера.

Проведенные расчеты показали, что импульс основного лазера с энергией 11.3 микроджоуля и дополнительный импульс с энергией 1.9 микроджоуля и удвоенной частотой способны сгенерировать магнитное поле, силой в 8 Тесла, которое продержится в течение 50 фемтосекунд времени. А чередование импульсов позволит получить импульсное магнитное поле, которое будет действовать практически постоянно. Однако, если использовать такой подход для изучения свойств магнитных материалов, то быстрое включение и выключение столь сильного магнитного поля, скорее всего, просто разрушит исследуемые образцы, для предотвращения такого потребуется ряд дополнительных защитных мер.

Однако, и в том виде, в котором он есть сегодня, новый лазерный метод создания сильных магнитных полей уже может быть использован в областях оптоэлектроники и спинтроники для создания быстродействующих ключей и переключателей, обеспечивающих работу устройств, построенных на основе упомянутых технологий.

<< Назад: Беспроводные наушники Sony WF-XB700 и WH-CH710N 07.04.2020

>> Вперед: Бактериальная батарейка для Марса 06.04.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Особенности восприятия старости 14.07.2025

Понятие старости зачастую оказывается субъективным и подвижным: то, что кажется "преклонным возрастом" в юности, в зрелости уже воспринимается иначе. Исследования показывают, что границы старения не столько определяются биологическим возрастом, сколько зависят от психологического восприятия и отношения к собственному телу и уму. Недавнее исследование, проведенное в США среди двух тысяч человек старше сорока лет, позволило ученым определить, в каком возрасте американцы начинают ощущать себя "старыми". Оказалось, что чувство старения в среднем наступает уже к 47 годам, а заметная обеспокоенность внешними возрастными изменениями - примерно к пятидесяти. Это тот момент, когда люди чаще начинают замечать морщины, снижение тонуса кожи и общую усталость. На фоне этих внешних изменений многие участники признались, что испытывают тревогу по поводу когнитивного спада. Более половины респондентов признались, что хотя бы раз в день забывают, что собирались сказать, а четверть - теряют мысль ...>>

Гибкое композитное волокно для суперконденсаторов 14.07.2025

Проблема хранения и передачи энергии стоит особенно остро в эпоху носимой электроники, электромобилей и дронов. Современные аккумуляторы и суперконденсаторы часто сталкиваются с ограничениями по мощности, гибкости и сроку службы. Однако новое исследование, проведенное совместно учеными из Корейского института науки и технологий (KIST) и Сеульского национального университета, предлагает прорывной подход к решению этих задач. Ключ к инновации - композитные волокна, изготовленные из комбинации однослойных углеродных нанотрубок (CNT) и проводящего полимера полианилина (PANI). Такая структура сочетает в себе уникальные свойства обоих материалов: гибкость, прочность, высокую проводимость и способность к эффективному накоплению и передаче энергии. Как отмечает д-р Бон-Чол Ку, это решение помогает преодолеть слабые места, характерные для традиционных суперконденсаторов. Особенностью новой технологии стало использование полианилина в роли своеобразной "наноглазури", которая равномерно пок ...>>

Шпинат полезен для мышц 13.07.2025

Полноценное питание играет ключевую роль не только в поддержании общего здоровья, но и в сохранении мышечной массы, особенно с возрастом. Среди продуктов, оказывающих на организм заметное положительное влияние, шпинат занимает особое место. Этот вид зелени давно известен как источник витаминов и микроэлементов, однако новые научные данные раскрывают его еще и как союзника в борьбе за крепкие мышцы. Исследователи из Университета Эдита Коуэна пришли к выводу, что содержащиеся в шпинате нитраты способны положительно влиять на состояние мышечной ткани. Эти вещества участвуют в регуляции кальция - важного элемента для сокращения и восстановления мышц. Таким образом, шпинат способен не только поддерживать здоровье, но и содействовать укреплению мускулатуры. Команда ученых из Каролинского института в Швеции подтвердила этот механизм на молекулярном уровне. Они обнаружили, что нитраты, поступающие в организм с пищей, стимулируют высвобождение кальция, что в свою очередь активизирует рабо ...>>

Квантовый переводчик для сетей будущего 13.07.2025

Развитие квантовых технологий обещает изменить представление о вычислениях, безопасности данных и телекоммуникациях. Однако, чтобы квантовые компьютеры могли взаимодействовать друг с другом на больших расстояниях, необходима стабильная передача информации между их "языками" - микроволнами и оптическим светом. Именно эту задачу попытались решить ученые из Университета Британской Колумбии, предложив уникальный подход к созданию так называемого "квантового переводчика". Работа исследователей направлена на устранение одного из главных технических барьеров на пути к полноценному квантовому интернету. Они разработали чип на основе кремния - материала, широко используемого в производстве классических процессоров. Этот миниатюрный преобразователь способен с высокой точностью и минимальными помехами трансформировать микроволновые сигналы в оптические и наоборот. По словам Мохаммада Халифы, одного из авторов исследования, устройство работает почти как идеальный переводчик, который передает см ...>>

Сиеста орангутанов 12.07.2025

Сон - важнейшая часть жизни животных и человека, обеспечивающая восстановление и поддержание здоровья мозга. Ученые давно интересуются тем, как дикие животные справляются с нарушениями сна и адаптируются к меняющимся условиям окружающей среды. Недавнее исследование специалистов из Института поведения животных Макса Планка и Университета Констанца впервые подробно изучило ночной и дневной сон орангутанов в естественных условиях, обнаружив интересные параллели с человеческими привычками, включая привычку к дневному отдыху - сиесте. В течение четырнадцати лет команда исследователей наблюдала за 53 взрослыми орангутанами на Суматре, на станции мониторинга Суак-Балимбинг. За это время они зафиксировали 455 дней и ночей жизни животных, что позволило получить уникальные данные о режиме сна диких приматов. Орангутаны, как и люди, строят себе "кровати" - гнезда, расположенные высоко в кронах деревьев. На создание таких гнезд они тратят около десяти минут, используя согнутые и переплетенны ...>>

Случайная новость из Архива Самая быстрая беспроводная зарядка 24.10.2020 Китайская компания Xiaomi представила самую быструю в мире беспроводную зарядку. По заявлению производителя, новая технология позволяет полностью зарядить аккумулятор емкостью 4000 мАч всего за 19 минут. Для того чтобы пополнить запас энергии на 50%, потребуется 8 минут. Мощность данной зарядки составляет 80 Вт. Впервые беспроводная зарядка у Xiaomi появилась в смартфоне Mi Mix 2S, представленном два года тому назад. Она имела мощность всего 7,5 Вт. Mi Mix 3 получил поддержку уже 10-ваттной беспроводной зарядки. В прошлом году мощность выросла до 20 Вт - такую беспроводную зарядку получил флагманский смартфон Xiaomi Mi 9. В текущем году Xiaomi повышала мощность беспроводной зарядки уже дважды: в марте до 40 Вт и до 50 Вт в августе, когда был представлен флагманский аппарат Xiaomi Mi 10 Ultra. Китайская компания не планирует останавливаться на данном достижении. Xiaomi уже работает над 100-ваттной беспроводной зарядкой.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025