30 янв. 2010 г.

Террагерцовый лазер будет искать наркотики в аэропортах и не только

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) выявили важное свойство лазеров с перестраиваемой частотой. Их работа была опубликована в недавнем выпуске журнала Nature Photonics.

Электромагнитные волны террагерцового диапазона (1-10 TГц), т.е. 30-300 мкм, долгое время оставались "в тени", находясь между микроволновым диапазоном, в котором работают твердотельные электронные устройства и высокими частотами, на которых работают устройства инфракрасной фотоники. Волны ТГц диапазона не только легче проникают под одежду и ткани человека, но и оказывают меньшее негативное влияние на организм, чем рентгеновские лучи. Также они могут помочь ответить на некоторые важные вопросы, ведь их частоты соответствуют энергиям молекулярных колебаний и межмолекулярных связей больших биомолекул в газах и жидкостях. Свое применение эти волны смогут найти от обнаружения опасной взрывчатки до визуализация различных процессов или объектов в фармакологии и медицине.

Одной из причин, по которой волны террагерцового диапазона пока еще не обрели большой популярности, является сложность их генерации, особенно возможность перестройки частоты, что является необходимым условием для детектирования резонансных частот различных материалов. В этом возможно смогут помочь квантовые каскадные лазеры (QCL), как говорит профессор Qing Hu, руководитель исследовательской группы MIT. QCL, впервые выпущенные в 1994 году в Bell Labs, не состоят из сплошного слоя полупроводника, - а из периодической структуры тонких слоев, формирующих так называемую сверхрешетку или одномерную квантовую яму, разделяющую полосу разрешенных зон энергий на подзоны. Это означает, что электроны рекомбинируют не за один большой переход, а каскадом, в несколько меньших шагов, что и приводит к меньшим энергетическим затратам для террагерцового диапазона волн. И хотя QCL позволяют настроить длину волны в достаточно широком диапазоне работы системы - используя слои GaAs/AlGaAs - контроль толщины слоев материалов во время работы лазера остается проблемой. Типичные методы перестройки частоты, такие как изменение коэффициента преломления или внедрения внешней ячейки с изменяющейся длиной, не подходят. Грань лазера гораздо меньше, чем длина волны излучаемого света.

Тем не менее, в похожей ситуации оказались исследователи так называемого "проводного лазера" (wire laser), когда длина волны лазера гораздо больше поперечного сечения активной среды. "Это лазер с размерами меньше длины волны излучения, - говорит Hu, - это означает, что значительная часть поперечных мод лазера распространяется вне твердой сердцевины лазерного резонатора". Такая необычная геометрия дает возможность к различным подходам в перестройке частоты. Помещая металл (золото) или диэлектрик (кремний) в переменное поле затухающих колебаний, можно изменять частоту на выходе. Такой метод можно использовать и в других лазерах, однако в первую очередь это дает возможность перестройки частоты лазера террагерцового диапазона. Такие лазеры скорее всего еще не очень скоро появятся в аэропортах, поскольку все требуется время на доработку и исследование их свойств. К тому же, они работают при температурах ниже 186 К, что конечно потребует их охлаждения. Но и Hu, и "QCL пионер" Jerome Faist, считают что эту проблему можно решить. Либо изменив конструкцию, либо использовав другие материалы, например, нитрид галлия.

НАНОМЕТР.ру

25 янв. 2010 г.

Трансформация материалов при движении

Инженеры Массачусетского технологического института (США) заявили, что разработан метод, благодаря которому предметы смогут менять свою форму.

Известно, что некоторые «умные» материалы – пьезоэлектрики – способны видоизменяться во мгновение ока. Их давно и с успехом используют в микромоторах. Существуют также сплавы с «памятью» об однажды приданной им форме.

Для того, чтобы «научить» меняться более крупные предметы, исследователи изучают поведение некоторых растений в природе.
Например, они тянутся к свету или сворачивают листья, если прикоснуться к последним, а потом возвращаются в исходное состояние. И все это происходит исключительно благодаря перетеканию межклеточной жидкости.

Оказалось, подобными «растительными» характеристиками обладают и материалы, используемые в литиевых батареях для накопления электроэнергии. Только функцию межклеточной жидкости в них выполняют движущиеся ионы.

Эксперимент, поставленный на графитовом стержне, окруженном литиевой средой, увенчался успехом…

Открытие может привести к изобретению самолетов, которые изменяют форму корпуса во время полета; к появлению лодок, чьи обводы будут становиться разными в стоячих или проточных водах. Ученые готовятся представить общественности трансформирующийся вертолетный винт.

 www.vokrugsveta.com

24 янв. 2010 г.

Биобатареи Sony берут энергию из "Колы"

Недавно дизайнер из Китая Дайцзы Чжэн (Daizi Zheng) продемонстрировал созданный для Nokia концепт мобильного телефона, источником питания для которого служит нечто совсем нерядовое, даже учитывая сегодняшнее бурное развитие "зеленых" технологий - "Кола-кола" и другие напитки с содержанием сахара. В результате разложения углевода в присутствии выступающего катализатором фермента биобатарея получает энергию, а продуктами реакции являются вода и кислород. Подобный источник питания не опасен для окружающей среды и по оценке Чжэна может проработать в 3-4 раза дольше на одном заряде, чем обычная литий-ионная батарея. Вряд ли Nokia выпустит в ближайшее время такой телефон, но реальность увидеть его в будущем существует, и косвенно подтверждает это Sony, которая занимается разработкой биобатарей с 2007 года.




Элементы питания электронного гиганта работают на том же топливе, что и концепт Чжэна - на глюкозе. Выделена она может быть, например, из риса, одна чаша которого содержит аналогичное 96 батареям АА количество "химической" энергии. Японский производитель игрушек Takara продемонстрировал несколько моделей радиоуправляемых машин с этими батареями. Суть процесса генерирования энергии аналогична - благодаря ферментам разлагается сладкий напиток или даже вода, при условии содержания глюкозы около 7%.



Согласно заявлению Takara, игрушечные автомобили функционируют 60 минут на 8 см3 жидкости. Чем более сладкий напиток, тем выше скорость машинок.

3DNews.RU

*

 
Rambler's Top100