Оперение ярких птиц вдохновило ученых на создание нового типа лазеров.

Блестящее яркое оперение лазурных птиц, голубых соек и разноцветных попугаев стало источником идеи, легшей в основу создания совершенного нового типа лазеров. Этот новый лазер по своему строению и функционированию подражает крошечным структурам, расположенным на поверхностях оперения птиц, благодаря которым перья птиц имеют яркую цветную окраску без использования всевозможных пигментов и красителей.

На поверхностях перьев птиц находятся крошечные углубления, заполненные, естественно, воздухом. Свет, попадающий в эти углубления, преломляется и отражается по многу раз, производя отраженный свет в диапазоне от красного цвета до ультрафиолетового, невидимого глазу человека, но хорошо различаемого зрением птиц."Птицы используют эти крошечные структуры на своих перьях для создания цветов и оттенков, которые практически невозможно получить другими способами"-рассказал орнитолог из Йельского университета Ричард Прум (Richard Prum), который занимался изучением описанного механизма.

Используя идею, поданную самой природой, физик из Йельского университета Хуи Кэо (Hui Cao) и его коллеги создали двухмерную имитацию структуры пера птицы. На пластине из полупроводникового материала, арсенида галлия, были созданы те крошечные углубления, подобные тем, которые находятся на оперении птиц. Отверстия были упорядочены подобно людям в толпе, несколько случайно, но ориентировочно соблюдая одно и то же расстояние друг от друга.

Свет инфракрасного лазера, падавший на поверхность арсенида галлия, отражаясь, начинал"раскачиваться"подобно процессу раскачки, происходящем между двумя зеркалами обычного лазера. Маленькие вкрапления другого полупроводникового материала, которые сформировали так называемые квантовые точки, поглощая свет, усиливали его переизлучая когерентный свет одной и той же длины волны.

Конечно, инфракрасный свет, который излучают лазеры нового типа, совершенно не виден человеческому глазу. Но эффективность работы нового типа лазера намного выше,чем эффективность лазеров, изготовленных на основе наноструктур, состоящих из случайно упорядоченных материалов. Материал для нового типа лазеров значительно проще в изготовлении, чем изготовление фотонных кристаллов, имеющих четкую упорядоченную структуру и однородные оптические свойства.

Изменяя размер отверстий, интервал между ними и расширяя структуру материала в третьем измерении, ученые надеются создать новый вид дешевого и практичного лазера,который успешно может использоваться в областях телекоммуникаций, в электронике и для других применений, где предъявляются высокие требования к качеству используемого лазерного света.

Источник

Ученые теоретически подтвердили возможность создания"звукового полупроводника".

Вообразите себе звукоизолированную комнату, внутри которой играет музыкальная группа. Люди, находящиеся вокруг этой комнаты не слышат не единого звука, доносящегося изнутри, а музыканты, закончив играть, могут четко и ясно услышать все то, что происходит снаружи. Эта идея, одностороннего звукового зеркала, звукового полупроводникового материала, кажется чем-то фантастическим, но двое итальянских ученых недавно сделали теоретическое обоснование создания такого материала. Так что, такиетехнологии вскоре могут стать действительностью.

"Нелинейности свойств различных материалов делают наш мир настолько богатым на разные вещи, каким он является в действительности"-рассказывает Джулио Казати (Giulio Casati), профессор физики и директор Центра нелинейных и сложных систем в университете Insubria. -"Эти свойства дают нам в руки огромные возможности".Казати и Стефано Лепри, исследователь из Института сложных систем в Национальном исследовательском центре во Флоренции (Institute for Complex Systems at the National Research Council in Florence) разработали новый акустический механизм. Работа в этом направлении явилось следствием работы надтепловым диодом, тепловым полупроводником,материалом, способным пропускать тепло лишь в одном направлении. Технология, над которой они работают сейчас, представляет собой материал или устройство, которое демонстрирует полупроводниковые свойства для звуковых волн.

Теоретически, полупроводниковая система, основанная на использовании нелинейных свойств материалов, будет работать эффективней, чем отражающая система, зеркало.Обычные зеркала для отражения используют границу перехода светлой и темной стороны, которая никогда не бывает идеальной и все равно пропускает немного света или звука. Нелинейный акустический материал будет беспрепятственно пропускать звук только в одну сторону, полностью блокируя звук, приходящий с обратной стороны.

С помощью математических выкладок ученые-физики продемонстрировали потенциал нового акустического метаматериала, который может быть создан со дня на день."Физика позволяет получить эти звуковые диоды"-сказал Казати. -"Это открытие имеет весьма важное значение, хотя бы из-за того, что этим еще ранее никто не занимался".Результаты этих исследований были опубликованы в издательстве Physical Review Letters.

Стефано Лепри, со своей стороны считает, что в случае практической реализации их изобретения у него будет обширный ряд всевозможных применений, одним из которых является создание высокоэффективной звукоизоляции и шумопоглащающих материалов.

Источник

Полупроводниковый сердечник повышает эффективность оптоволоконных линий связи.

Современные оптоволоконные линии связи способны передавать более терабайта информации в секунду, но это не означает, что в этой области уже нечего улучшать и совершенствовать. Одно из таких усовершенствований, о котором было объявлено совсем недавно, заключается в создании внутри волокна кварцевого стекла канала, заполненного полупроводниковым материалом, селенидом цинка. Этот новый класс волоконной оптики, изобретенный и изготовленный учеными Пенсильванского университета, позволяет"более эффективное и гибкое управление распространением света в волоконно-оптическом кабеле".Новая технология может найти свое применение не только в области информационных технологий и коммуникаций, а так же и в медицине, области экологического контроля и, конечно, в военной области.

Известно, что расположение атомов вещества в стекле весьма неупорядочено, что порой препятствует прохождению света через это стекло. У прозрачных полупроводниковых веществ, таких как селенид цинка, наоборот, кристаллическая решетка имеет строгую упорядоченную структуру, что позволяет распространение в их среде более длинноволнового света. Что бы изготовить новые оптические волокна ученые использовали полые стеклянные капилляры. Используя уникальную технологию химического смещения под давлением, они смогли ввести в полость волокна сердечник из селенида цинка.

При проведении экспериментов было замечено, что новые оптические волокна работали, т.е. имели более низкий коэффициент затухания света, со световыми импульсами различных длин волн, включая волны света инфракрасного диапазона. А это, в свою очередь, может стать основой для создания оптоволоконных лазеров инфракрасного диапазона с длиной волны до 15 микрон.

Результаты этих исследований были изданы в последнем выпуске журнала Advanced Materials.

Источник