Новости науки
Массимо Виллата, итальянский физик из Национального института астрофизики, выдвинул теорию, согласно которой не существует никакой темной энергии. По предположению ученого, отталкивающая гравитационная сила, приводящая к ускоряющемуся расширению Вселенной, возникает в результате антигравитационного действия частиц антиматерии.
Само понятие темной энергии возникло в 1998 году, когда был зарегистрирован факт возникновения ускоряющегося расширения. Появилась необходимость как-то объяснить это явление, которое до сих пор так и не было расшифровано.
М.Виллато является представителем того сообщества физиков, которые считают возникновение темной энергии элементом AD HOC. Это понятие было введено в теорию об основах космологии, однако, по словам итальянского физика, не имеет никакого физического смысла. Ученый предложил объяснить действие сил антигравитации наличием большого количества антиматерии, которая имеет свойство скапливаться в космических пустотах, лишенных обычной материи.
В статье, которая была опубликована итальянским ученым в журнале Astrophysics and Space Science, рассматривался сценарий, при котором частицы антиматерии обладают свойством антигравитации, то есть притягиваются друг к другу, но отталкивают материю. Таким образом, частицы антиматерии скапливаются в пустотах наподобие Local Void, которые находятся по соседству с Млечным путем и тянутся на расстояния многих миллионов световых лет. Вместе с этим антиматерия может обеспечить мощнейшее гравитационное отталкивание материи, которое становится заметным. Тем самым понятия темной энергии и темной материи теряют свой смысл и перестают существовать.
В подтверждение правильности своей теории М.Виллато описывает движение группы Галактик, в число которых входит и Млечный путь. Группа Галактик также имеет определение "Local Sheet". По мнению ученых, на движение влияет несколько факторов: гравитационное воздействие галактического кластера Вирго, плохо изученное воздействие кластера Центавра и аномальный компонент, который с точки зрения космологии, объяснить невозможно. Последнее составляющее (аномалия) не поддается объяснению с позиции темной энергии. Как говорит итальянский ученый, неизвестное явление объясняется наличием пустот, антиматерия которых отталкивает галактики, и, вероятнее всего, является тем самым неизвестным компонентом. Стоит отметить, что пустоты обязаны своим происхождением скоплениям антиматерии. То есть антиматерия попросту вытолкнула из пустот всю массу материальных частиц.
Физическое явление, широко использующееся на сегодняшний день для замедления и хранения в облаках атомов световых импульсов, было впервые продемонстрировано на системе энергетических уровней ядра атома. В свое время доказательства этого явления, известного как электромагнитная индуцированная прозрачность (когда рентгеновские лучи проходят через слои железа нанометровой толщины), были представлены группой ученых из Германии. Теперь эта же группа представила новый метод достижения электромагнитной индуцированной прозрачности с помощью всего лишь двух энергетических уровней, вместо обычных трех. Разработка, по мнению исследователей, в будущем позволит создавать новые устройства для управления рентгеновским излучением.
Явление электромагнитной индуцированной прозрачности можно наблюдать в специальных средах, которые в обычном состоянии не пропускают электромагнитное излучение на определенных длинах волн. Эти среды можно сделать прозрачными для некого диапазона излучения при помощи второго, «контролирующего» луча света (строго определенной длины волны). Если этот «контрольный» луч включается и выключается в нужное время, среда и электромагнитная индуцированная прозрачность могут использоваться для замедления импульса света, так, что он, фактически, хранится в среде в течение секунды или даже более длительного промежутка времени.
Ранее ученые считали, что электромагнитная индуцированная прозрачность требует, чтобы ядра атомов среды имели определенную конфигурацию из трех энергетических уровней, в которой переход между одной парой уровней запрещен. Хотя подобные конфигурации можно обнаружить во многих атомных системах, в ядерных системах они не доступны. Чтобы обойти эту проблему, группа исследователей из лаборатории DESY (Гамбург, Германия) разработала двухуровневую ядерную систему, поведение которой во многом напоминает искомую трехуровневую. Подробные результаты их работы опубликованы в журнале Nature.
Эксперимент, проведенный учеными, включал в себя две пластины железа толщиной 2 нм, размещенные между двумя платиновыми зеркалами, расположенными на расстоянии 45 нм, что позволяло им поддерживать между зеркалами стоячую волну рентгеновского излучения. При этом одна из пластин железа находилась в точке пикового значения амплитуды стоячей волны, а другая – в точке минимума. Оба слоя состояли из изотопа железа-57, который имеет два энергетических уровня ядра с энергией перехода между ними равной 14,4 кэВ и соответствующей поглощению или испусканию кванта жесткого рентгеновского излучения. Однако, в условиях стоячей волны верхний уровень ядер, находящихся в точке пикового значения амплитуды, оказался смещенным, таким образом была искусственно создана трехуровневая система.
Своими экспериментами ученые подтвердили, что созданная ими система подходит для использования электромагнитной индуцированной прозрачности в рентгеновской области спектра. По их мнению, установка подходит также для создания так называемого «медленного» рентгеновского излучения (луча, замедленного с помощью электромагнитной индуцированной прозрачности). Это принципиально новая возможность манипулирования рентгеновским излучением, что делает более вероятным использования этого диапазона спектра для квантовых информационных систем. Ведь, в отличие от фотонов видимого излучения, кванты рентгеновского спектра могут быть обнаружены практически со 100% вероятностью.
Исследователи также надеются, что аналогичные методы могут быть применены и к другим двухуровневым системам, например, квантовым точкам, что позволит использовать технологию электромагнитной индуцированной прозрачности в других оптических систем.
В работе, опубликованной в журнале Physical Review X, группа ученых из США предложила свой ответ на вопросы, возникающие в процессе усовершенствования магнитооптических техник. По мнению ученых, их работа не только подтверждает ранее выполненные, но поставленные под сомнения, эксперименты, но и существенно расширяет научно-исследовательский инструментарий в этой области.
Магнитные переключения можно назвать основой многих современных устройств, например, служащих для обработки и хранения информации на магнитных носителях. Обычно в таких практических приложениях магниты поляризуются или переключаются при помощи магнитного поля, за счет которого домены или отдельные атомы переориентируют свой магнитный момент. Но гораздо удобнее было бы использовать для переключения магнитного состояния материала световые импульсы, тем более что современные фемтосекундные лазеры позволяют испускать пучки гораздо меньшие по длительности (по сравнению с процессом включения и выключения магнитного поля). Однако, перед тем, как применить для размагничивания световые импульсы на практике, исследователям надо узнать гораздо больше о том, как вообще короткие световые импульсы взаимодействуют с веществом, обладающим определенными магнитными свойствами.
В рамках своей работы совместная группа ученых из Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA) и University of Colorado (США) предложила новую технику, которая позволит более глубоко изучить свойства магнитооптических материалов.
Предыдущие эксперименты были сосредоточены на измерении оптического отражения ферромагнитного материала, в зависимости от величины магнитного поля (измерении магнитооптического отклика). Еще тогда эксперименты показали, что короткие импульсы видимого или инфракрасного света могут размагнитить металл. Однако, позже их результат позже был поставлен под сомнение: вероятно, на эксперименте не был отделен отклик электронов от отклика спинов.
В новой работе ученые использовали для тех же измерений крайнюю ультрафиолетовую область, которая дает гораздо большую чувствительность по отношению к спиновой динамике. Эксперименты показали, что оптические импульсы действительно размагничивают ферромагнитную пленку никеля. А предложенный учеными исследовательский метод позволяет повысить надежность измерения реакции спина на сверхкороткие оптические импульсы.
Интересно, что в рамках своих экспериментов ученые получили то же самое время размагничивания (характерное время, которое требуется образцу, чтобы потерять свою намагниченность), как и в случае обычных методик работы с магнитными материалами. Это подтверждает то, что предложенный исследовательский метод позволяет объективно смотреть на явления.
Более того, предложенная техника существенно расширяет лабораторный инструментарий. Ранее, к примеру, оптический магнитный резонанс, как правило, исследовался при помощи рентгеновских лучей, но с использованием синхротронов для создания высокоэнергетический пучков. Опыт исследователей из США был проведен в лабораторных условия с настольным лазером, что открывает путь к воспроизведению более сложных магнитооптических экспериментов в лабораториях. Предложенная техника должна дополнить существующие наработки в области использования крупномасштабных инструментов (например, синхротронов).
Новость подготовлена по материалам ресурса physics.aps.org
Ученые из США переработали свою старую методику работы с мусором, распределенным по околоземной орбите. По их предположению, побороть проблему помогут современные телескопы и лазеры, не существовавшие на момент написания первой работы. Новая система позволит замедлять как мелкие, так и крупные единицы мусора так, чтобы те попали в атмосферу и сгорали в процессе падения на поверхность планеты.
Уже несколько десятилетий человечество осваивает околоземное космическое пространство, но не особо заботится о сборе накопившегося мусора. Ситуацию усугубляют случайные столкновения искусственных космических аппаратов, приводящие к их повреждению и возникновению новых россыпей деталей, свободно дрейфующих на орбите. В результате на сегодняшний день на околоземной орбите ученые насчитывают нескольких сотен тысяч угрожающих использованию этой зоны пространства единиц космического мусора, диаметром более 1 см.
Конечно, крупный мусор, например фрагменты корпусов ракет, подлежит сборке. Но этого не достаточно. Мелкие объекты также должны быть удалены с орбиты, ведь вероятность того, что мелкий мусор повредит жизненно важные органы космического аппарата в 45 раз выше, чем вероятность столкновения с крупным космическим «мусорным телом». При стандартной скорости на данной орбите, равной 12 км/с, деталь 1 см в диаметре может пробить дыру в Международной космической станции, а обычный 100-граммовый болт, потерянный в пространстве 10 лет назад, - приведет к летальному исходу, если ударит в командный отсек.
Около 15 лет назад группа ученых из Photonic Associates (США) предложила использовать для удаления мелкого мусора из околоземного пространства специальные лазерные орбитальные станции (laser orbital debris removal, LODR). Такие станции по их предположению должны использовать систему зеркал или призм, чтобы перенаправить лазерное излучение с поверхности Земли в нужную точку околоземного пространства и тормозить частицы мусора, побуждая их входить в атмосферу. Для фокусировки пучка света должен был использоваться телескоп, способный «поймать» цель диаметром 30 см на расстоянии в 1000 км. При помощи излучения частотой 10 КГц и мощностью 75 КВт, лазер мог бы замедлить частицы диаметром не менее 10 см «одним выстрелом», ведь для их падения на Землю достаточно обеспечить замедление всего на 100 м/с.
Совсем недавно команда пересмотрела свой проект, использовав в нем последние достижения техники. В отличие от 1996 года, сейчас уже активно используются лазеры и телескопы, подходящие для LODR. Таким образом, предложенное когда-то решение для сбора космического мусора наконец можно воплотить в реальности. Более того, с современными компонентами LODR может справиться даже с крупными фрагментами космического мусора.
Система LODR имеет целый ряд преимуществ по сравнению с предложенными на сегодняшний день аналогами. Во-первых, затраты на нее несопоставимы с затратами на транспортировку грузов на орбиту (10 тысяч долларов США за килограмм груза). Кроме того, любая механическая система по сбору этого мусора не выдерживает никакого сравнения с LODR: она должна обладать столь большой площадью сечения, что это будет просто непрактичным. К примеру, блок аэрогеля, предложенный в работе ученых T. Hanada и Y. Kitazawa (Small and medium orbital debris removal using special density material, Proc. NASA/DARPA Orbital Debris Conf., 2009), для захвата частиц космического мусора, перемещающихся со скоростью 12 км/с должен иметь толщину 50 см и площадь сечения – 174 км2. Чтобы доставить этот аэрогель на орбиту потребуется затратить 1 триллион долларов США. По мнению научной группы, затраты на удаление 1 небольшого тела с помощью их системы будут всего несколько тысяч долларов; крупное тело потребует затраты 1 миллиона долларов США.
Огненные шары – редкое и таинственное небесное явление, случающееся только в феврале - проявили в этом году неожиданную активность, по крайней мере, в небе над США.
Это метеориты, которые светятся ярче Венеры, движутся по небу очень медленно и проникают вглубь земной атмосферы. "Они заходят в верхние слои атмосферы со скоростью меньше 15 км/сек и сгорают на высоте около 50 км", - заявляет Питер Браун, профессор физики Университета Западного Онтарио, эксперт по метеорам. Впервые февральские огненные шары были обнаружены в 60-х годах прошлого столетия.
В этом году февральские огненные шары перестали быть редкостью. "Шоу" началось 1-го февраля, когда над центральным Техасом загорелся необычно медленный и яркий огненный шар. По яркости он был сравним с полной Луной и "горел" в небе 8 секунд, после чего взорвался, развалившись на несколько фрагментов. За ним наблюдали камеры НАСА, установленные в Нью-Мехико. По словам специалистов, диаметр шара – 1-2 метра.
У НАСА есть специальная сеть станций для наблюдения за февральскими огненными шарами - NASA's All-Sky Fireball Network - состоящая из шести камер, установленных в разных штатах США. В феврале камерам этой сети удалось зафиксировать еще 5 или 6 февральских огненных шаров. Их размеры варьировались от баскетбольного мяча до автобуса.
Проанализировав траектории огненных шаров, астрономы пришли к выводу, что все они приходят к Земле из астероидного пояса, расположенного между Марсом и Юпитером, но, что самое странное, все они приходят из разных мест этого пояса.
В ответ на "шторм" странных метеоритов НАСА призвало своих астрономов всерьез заняться этим феноменом. Астрономы сети NASA's All-Sky Fireball Network заявили, что намерены положить конец этой тайне. Они планируют существенно расширить сеть своих камер.
На заседании Организации Объединенных Наций в Вене ученые рассказали о наблюдениях за астероидами, которые могут упасть на Землю в течение нескольких десятилетий. Есть неприятные новости: в повестку дня 49-й сессии Научно-технического подкомитета Комитета ООН по мирному использованию космического пространства включен астероид под названием 2011 AG5.
Внимание к 2011 AG5 обусловлено тем, что существует очень высокая вероятность столкновения этого 140–м космического камня с Землей в 2040 году.
Астрономы обнаружили 2011 AG5 в январе 2011 года. К сожалению, пока наблюдается только половина его орбиты, а значит точно рассчитать его траекторию невозможно. В настоящее время вероятность столкновения 2011 AG5 с Землей 5 февраля 2040 году очень высока: 1 шанс из 625.
Однако напомним, пока расчеты Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния основываются на неполных данных и могут быть неточны. Нам повезло, что 2011 AG5 будет наблюдаться с Земли в промежутке между 2013-2016 годами и у астрономов будет возможность более точно рассчитать орбиту опасного небесного тела. Если высокая вероятность столкновения будет подтверждена или еще хуже – увеличится, у человечества будет время предпринять меры по защите планеты. К счастью, теоретически с астероидом диаметром в сотню метров мы можем справиться.
Специалисты Европейского космического агентства разрабатывают компактный лазерный навигационный радар (лидар), который даст космическим аппаратам новые возможности по изучению глубокого космоса.
Лидар использует лазерные импульсы, которые сканируют пространство вокруг космического аппарата. По времени возвращения отраженного сигнала можно определить расстояние до объектов и выдать соответствующие команды навигационной системе. Поскольку длина волны света намного короче, чем радиоволны (миллиардные доли метра, а не сантиметры), лидар позволяет делать гораздо более точные измерения, чем обычный радар.
Лазеры уже используются в системе автоматической стыковки грузового корабля ЕКА ATV: лазерный луч отражается от специального зеркала на стыковочном узле Международной космической станции и позволяет замерить расстояние с точностью до пары сантиметров.
Для миссии вглубь Солнечной системы ЕКА надеется использовать трехмерные лидары, способные быстро создать объемную карту сложных объектов, например, долин, усыпанных камнями, или небольших астероидов.
Лидар обеспечивает трехмерную съемку с высоким разрешением
Новый лидар будет использоваться для трех основных целей - прежде всего для наведения, навигации и контроля спускаемых аппаратов, которые благодаря лидару смогут выбрать безопасное место посадки. Лидар сможет выбрать подходящую для посадки площадку, что избавит конструкторов от необходимости закладывать в спускаемые аппараты многократный запас прочности, снижая тем самым полезную научную нагрузку.
Также лазерный радар будет использоваться для управления роботами на поверхности различных небесных тел и для стыковки на орбитах планет. Лидар будет ключевым прибором для миссии Mars Sample Return Mission, в ходе которой на поверхность Марса опустится автоматическая станция, которая соберет образцы грунта и затем доставит их на Землю.
Наземные лидары уже существуют и широко применяются для сканирования зданий и промышленных объектов. Однако существующие образцы слишком громоздки для использования в космосе. Специалистам ЕКА предстоит создать новый класс лидаров – компактных, надежных и с невысоким энергопотреблением.
В настоящее время уже создан лидар размером с коробку для обуви. С помощью нескольких сканирующих зеркал и высокочувствительного приемника он может составлять карту местности с расстояния до нескольких километров. Аналогичный прибор установят на спускаемый аппарат Lunar Lander, который должен опуститься на южный полюс Луны в 2018 году.
Европейские инженеры также ищет пути создания лидаров еще меньших размеров – на основе новых типов детекторов и микромеханических оптических зеркал. Ожидается, что это позволит уменьшить вес и потребляемую мощность лидаров по крайней мере на 70%.
Скоро на сайте...
\Международная группа ученых из США и Финляндии продемонстрировали, что графеновые наноленты можно легко преобразовывать в углеродные нанотрубки путем скручивания.
Недавно учеными была решена обратная задача - наноленты были получены путем разрезания вдоль нанотрубок. Такой способ получения нанолент уже основательно изучен экспериментально и во всем мире признан довольно перспективным.
В отличие от разрезания, метод получения нанотрубок путем скручивания нанолент еще не был опробован на практике. Для оценки эффективности метода скручивания физиками был проведен эксперимент, в основу которого легло компьютерное моделирование методами квантовой молекулярной динамики. В качестве образца выступила бесконечно длинная нанолента, имевшая ширину в 24 атома. Все этапы исследований характеризовались безразмерным параметром tW, в котором t - это угол закручивания в пересчете на единичную длину, а W - ширина ленты. Значение параметра tW применительно к обычной наноленте равно нуля. В то же время этот параметр для ленты, делающей оборот по длине 2*3,14W, равен единице.
В самом начале скручивания поперечное сечение ленты выглядело как плоскость, однако при увеличении значения tW до 0,83 сечение ленты уже приобретало U-образный вид. При дальнейшем воздействии на ленту и при достижении величины коэффициента tW 1,62 края образца начинали взаимодействовать, а между отдельными атомами возникали химические связи. Вскоре лента превращалась в полноценную нанотрубку, сечение которой лишь немного отличалось от формы идеального круга.
|
Новый способ получения нанотрубок подтвердил свою эффективность в ходе дополнительных экспериментов. Во время проведения новых расчетов ширина исходных лент изменялась. Еще одним важным преимуществом получения нанотрубок путем скручивания нанолент является возможность задавать необходимую хириальность. Под хириальностью понимается одна из самых важных характеристик нанотрубок, которая определяет взаимную ориентацию продольной оси трубки и гексагональной сетки графена.
|
Предложенная модель получения нанотрубок путем скручивания нанолент в скором времени должна пройти испытания в лабораторных условиях. В дальнейшем в центральной части наноленты планируется помещать небольшие пластины, после чего на расположенные поблизости электроды будет подаваться напряжение. В результате электрические сигналы заставят пластину вращаться, после чего начнет скручивать и нанолента.
Группе физиков из Китая удалось обнаружить наличие у селенидов железа странных свойств: при увеличении давления вещество однократно теряло свои свойства сверхпроводимости, после чего вновь приобретало их. Причем повторное появление свойств сверхпроводимости у материала отмечалось при высокой температуре. Таким образом, ученым впервые удалось инициировать свойства сверхпроводимости, то есть способность электрического тока перемещаться сквозь вещество без сопротивления.
Отметим, что большая часть материалов, имеющих свойства сверхпроводников, в полной степени проявляет свои особенности при температуре, приближающейся к абсолютному нулю, или -273°C. Однако на практике применимость таких материалов достаточно ограничена. Ввиду этого физики стараются открыть более подходящие вещества и материалы, которые могут приобретать свойства сверхпроводимости и при более высоких температурах - требуется наличие температуры минимум -243°C.
В своих экспериментах ученые Института физики Китайской Академии наук под началом Лилин Сунь исследовали селениды железа (Tl0,6Rb0,4Fe1,67Se2, K0,8Fe1,7Se2, K0,8Fe1,78Se2) на предмет наличия сверхпроводимости при относительно высокой температуре. Эти вещества способны сохранять свои уникальные свойства даже при повышении температуры до -243°C.
Для опытов кристаллы селенидов железа диаметром 50 микрометров и толщиной 100 микрометров были помещены между алмазными наковальнями, которые сжимали вещество. При достижении давления 10 ГПа вещество, как и ожидалось учеными, теряло свойство сверхпроводимости. Несмотря на это, при достижении величины давления 11,5 ГПа селениды железа вновь приобретали свои сверхпроводящие свойства. Дальнейшее увеличение давления вплоть до 12,5 ГПа приводило к наличию сверхпроводимости даже при высокой температуре, которая составляла -225°C, что является абсолютным рекордом для селенидов железа.
По словам лидера китайской исследовательской группы, Лилина Синь, ранее не наблюдалось наличие свойств сверхпроводимости ни в одном семействе высокотемпературных сверхпроводников при высоких значениях давления.
До сегодняшнего дня объяснить обнаруженное явление не представляется возможным. Однако в статье, которую опубликовал научный журнал Nature, было выдвинуто предположение - скорее всего, изменение свойств селенидов железа вызвано изменением параметров кристаллической решетки. В этом случае наблюдается уме6ньшение расстояний между отдельными атомами. В качестве другой причины предполагается наличие узлов кристаллической решетки, которые не имеют атомов. Похожие эксперименты, которые были проведены параллельно, показали, что при нормальных значениях давления тонкая пленка селенида железа в одной части представляет собой магнитные участки, а в другой - зоны сверхпроводимости. Таким образом, при нормальном давлении материал в разных частях уже является неоднородным по своим свойствам. В результате при увеличении давления магнитные свойства селенида начинают затухать, а свойства сверхпроводимости, наоборот, начинают проявляться в большей степени.
Также существует вероятность, что внезапное возникновение сверхпроводимости в материале при повышении давления происходит из-за какого-то необычного фазового перехода. В этом случае над разгадкой такого явления предстоит еще серьезно поработать, поскольку предстоящие открытия способны перевернуть существующие представления о формировании высокотемпературных проводников.
Для того чтобы выяснить, как на самом деле происходит изменение структуры материала, китайские физики планируют провести еще ряд экспериментов, в которых селениды железа будут изучены подробнее при помощи метода рассеивания нейтронов. В журнале Nature отмечается, что последующие опыты помогут определить, какое именно явление имеет место - упорядочивание "вакансий" в кристаллической решетке материала, изменение магнетизма или проявление какого-нибудь другого неизвестного эффекта.
Экзопланета, которую назвали HD 189733b, была найдена еще в 2005 году командой астрономов Обсерватории Верхнего Прованса и Астрофизической лаборатории Марселя под предводительством Франсуа Буши. Спустя некоторое время ученые узнали, что экзопланета похожа на Юпитер (1,13 его размера), только намного горячее.
Как выяснили астрономы, атмосфера планеты состоит из гелия, водорода и большого количества воды, а так же присутствует небольшая часть монооксида углерода и метана. Но кроме этого исследовали обнаружили, что на планете есть силикаты. Позже при помощи телескопа Хаббла была исследована температура атмосферы экзопланеты. Оказалось, что на высоте в 500 километров атмосфера нагревается до 1280 градусов по Кельвину, а внешние слои нагреваются родительской звездой до 3200 Кельвинов.
В итоге ученые заявили, что в нижних слоях атмосферы HD 189733b силикат сублимирует (стает газообразным) и поднимается в верхнюю часть атмосферы, где температура ниже точки сублимации, и силикаты снова превращаются в твердные частицы, которые выпадают на поверхность планеты. Когда они в таком виде достигают нижних слоев планеты, то вновь нагреваются и подвергаются сублимации.
Коллектив ученых из Института общей физики имени А.М.Прохорова РАН и Московского государственного технического университета радиотехники, электроники и автоматики инициирует идею создания фотонных кристаллов, основой которых могли бы служить сегнетоэлектрики. В своей научной работе, которую опубликовал специализированный научный журнал "Физика твердого тела", отечественные исследователи прогнозируют снижение продолжительности технологического цикла производства фотонных кристаллов, а также возможность их перестройки уже в процессе эксплуатации. В основу предлагаемого метода легли селективное изменение поляризации доменов сегнетоэлектриков при помощи интерферирующих пучков волн и однородного электрического поля.
К группе диэлектриков относятся вещества, которые плохо проводят электрический ток. Сегнетоэлектриками считаются такие диэлектрики, которые имеют свойство спонтанной поляризации. Если приложить к сегнетоэлектрику электрическое поле определенной величины, то направление поляризации в таких материалах изменяется. Примечательно то, что чувствительность сегнетоэлектриков к изменениям электрического поля зависит от температуры - то есть с увеличением температуры чувствительность возрастает. Те сегнетоэлектрики, в которых имеются доменные области с чередующимися противоположно направленными векторами поляризации, в некотором смысле слова можно отнести к фотонным кристаллам, или материалам, которые имеют периодически изменяющийся показатель оптического преломления в пространстве.
Сегодня нередко фотонные кристаллы называют материалом будущего, который в перспективе может применяться для создания фокусирующей среды с отрицательным значением оптического преломления. Это даст возможность производить сверхкомпактные волноводы, лазерами с низким порогом генерации энергии, оптических блоков памяти, а также дисплеев совершенно новой конструкции. На сегодняшний день существует две проблемы массового производства фотонных кристаллов - слишком длительный процесс создания и кристаллов и невозможность переключения их структуры в процессе эксплуатации устройства на основе фотонных кристаллов. Именно поэтому поиск новых способов производства материала будущего является важнейшей задачей для раздела физики, занимающегося изучением твердого тела.
Метод получения фотонных кристаллов, который предложили российские ученые, по большей части лишен недостатков массового производства традиционным методом. Смысл методики заключается в том, что сегнетоэлектрик на первой стадии подвергается облучению при помощи электромагнитных или акустических волн. После этого волны интерферируют, формируя тем самым в пространстве решетку, где наблюдается высокая температура в узлах решетки. Вследствие этого при активации внешнего электрического поля часть узловых доменов меняет направление вектора поляризации. После прекращения воздействия внешнего поля получается образец сегнетоэлектрика, в котором отмечается чередование в пространстве различных областей поляризации, то есть различных областей оптического преломления.
Длительность формирования импульсов температурной решетки и записи слишком мала - всего несколько десятков микросекунд. В результате можно говорить о снижении времени, которое занимает технологический цикл изготовления кристаллов фотона. Примечателен еще тот факт, что период температурной решетки можно менять прямо в процессе эксплуатации образцов. В этом случае достаточно лишь задать частоту волн, скорость их распространения и угол падения волн на плоскость сегнетоэлектриков. Описанная методика производства фотонных кристаллов применима к таким видам сегнетоэлектриков, как ниобат лития, титанилфосфат калия и некоторые другие.
- Научные труды...
- Видеоматериалы
- Каталог физических демонстраций
- 1. Механика...
- 2. Колебания и молекулярная физика...
- 3. Электричество и магнетизм...
- 3.1 Электрическое поле
- 3.2 Проводники в электрическом поле
- 3.3 Энергия электрического поля
- 3.4 Постоянный электрический ток
- 3.5 Магнитное поле
- Политика
- Солнечная система
- Эфир
- Ацюковский В.А. Лекции
- Черепенников В.Б. Науке нужна защита от лженаучных мошенников. Монография.
- Российской академии наук фундаментальная наука не нужна. Монография. Черепенников В.Б.
- Псевдонаучные труды (критика)
- Псевдонаучные статьи (обсуждение)
- Полемические статьи (обсуждение)
На сайте:
Интернет-журнал Ньютоновские чтенияНовости наукиПолитикаСолнечная система07.03.2023 09:50