Мечта о том, чтобы, укрывшись волшебным (или высокотехнологичным, что нередко почти одно и тоже) плащом, сделаться невидимым, пока остается мечтой. Правда, в последние годы некоторые надежды стали вселять новые метаматериалы, обладающие, в том числе, и необычными оптическими свойствами. На некотором, пока очень приблизительном и грубом уровне, но они уже позволяют скрывать объекты из видимости. В любом случае, до сих пор все, что удавалось ученым, реализуемо лишь в определенных, заранее заданных длинах волн (обычно – в микроволновом диапазоне), с определенных ракурсов и с определенными объектами, обычно микроскопического размера.
Впрочем, недавно ученые предложили простую и недорогую в сравнении с предшественниками систему, способную скрыть в видимом диапазоне волн объекты размерами в несколько миллиметров – «с перечное зерно», как говорят авторы. Кроме того, на сей раз обошлось и без метаматериалов, в конструкции используются весьма популярные для оптических инструментов кристаллы исландского шпата (прозрачная форма кальцита – карбоната кальция). «Так часто бывает, что очевидное решение долго никем не замечается», - говорит один из авторов работы профессор Джордж Барбастатис.
Описанная ими система работает так. Для начала объект, который требуется скрыть (в эксперименте это был клиновидный кусочек металла), помещается на плоское горизонтальное зеркало и накрывается сверху плоской пластиной из шпата, склеенной из двух противоположно ориентированных кристаллов. В пластине имеется углубление размерами 38х10х2 мм, в котором и оказывается искомый объект. Все погружается в жидкость с определенным коэффициентом преломления (хотя авторы заверяют, что и на воздухе все работает неплохо, только картинка получается более размытой). Затем все подсвечивается обычным светом и наблюдается с определенного направления. Тогда-то и можно заметить, что никакого кусочка металла под прозрачным кальцитом и не видно - просто чистое зеркало.
Необычные оптические свойства исландского шпата хорошо известны – анизотропия свойств его кристалла приводит к тому, что он расщепляет видимые свет надвое, преломляя луч в зависимости от его поляризации. Говоря проще, если вы посмотрите на что-нибудь через кристалл шпата, изображение будет двоиться – этот эффект и называется двойным лучепреломлением. Именно его и использовали ученые.
Два кристалла шпата в верхней пластине, как мы уже упомянули, ориентированы таким образом, что их анизотропические свойства проявляются противоположные направлениях. В итоге луч света претерпевает многократные отражения, многократно преломляется и в нужном месте огибает скрытый объект. При этом все размеры подобраны таким образом, что общий путь луча остается тем же, как если бы объекта и не было вовсе – так что обычные оптические методы не позволят определить наличие «невидимки».
Авторы отмечают, что если использовать более крупные кристаллы шпата, можно делать невидимыми и более крупные тела (самый большой из известных кристаллов исландского шпата имеет размеры 7х7 м). Получается, что пока основным недостатком системы остается ее «двумерность», приводящая к тому, что невидимость проявляется лишь с определенных ракурсов. Впрочем, авторы замечают: «У нас уже есть кое-какие идеи о том, как перейти к трем измерениям».
Пластина исландского шпата поверх газетного листа: эффект двойного лучепреломление заметен и невооруженному глазу
Розовый объект под шпатом становится невидимым
Ученым удалось создать нанолазер – инструмент, обещающий очередной прорыв в оптоэлектронике, создании чувствительных химических сенсоров и еще более эффективных микросхем.
«Эти результаты могут оказать влияние на очень широкий спектр областей в науке и технологиях», - говорит одна из авторов работы, профессор Конни Чен-Хаснейн (Connie Chang-Hasnain). Действительно, все растущие требования к производительности и компактности электронных устройств заставляют ученых обращать самое пристальное внимание на способности фотонов излучения служить более эффективными переносчиками информации, нежели электрические сигналы. Считается, что именно переход к использованию фотонов ознаменует новый прорыв в области электроники.
Кремний, служащий фундаментом современных микросхем, для генерации излучения крайне малоэффективен. Поэтому инженеры обратились к полупроводникам, состоящим из элементов III и V групп Периодической таблицы – галлия, алюминия, мышьяка, бора, фосфора, индия… Они уже показали себя очень удачными материалами для использования в составе светодиодов и лазеров.
К сожалению, объединить кремний и III-V-полупроводники на единой оптоэлектронной микросхеме оказалось не так просто. «Вырастить пленку III-V-полупроводника на кремниевой подложке – это как состыковать вместе два несовпадающих кусочка паззла, - говорит студент Роджер Чен (Roger Chen), один из членов группы Конни Чен-Хаснейн, - В принципе, такое возможно, но в процессе структура обоих кусочков нарушается». Более того, идеально было бы научиться объединять кремниевые и III-V-полупроводниковые элементы с учетом технологий, использующихся современной электронной промышленностью.
«Современную производственную инфраструктуру менять трудно и по технологическим, и по экономическим соображениям, - поясняет Конни Чен-Хаснейн, - Так что создание совместимого решения – вопрос критической важности. Одна из вызванных этим проблем состоит в том, что производство III-V-полупроводниковых компонентов требует высоких температур, 700 градусов и даже выше, что для кремниевой электроники просто губительно».
И все-таки, группе Чен-Хаснейн удалось соединить несоединимое, научившись выращивать нити индий-галлий-арсенида (InGaAs) на кремниевой подложке и при довольно умеренной температуре – порядка 400 ОС. Секрет тут оказался в переходе к наномасштабам. Получив готовые нанонити, ученые с успехом продемонстрировали их способность генерировать излучение в ближней ИК-области спектра (950 нм) уже при комнатной температуре. Образуемые нанонитями структуры с гексагональной симметрией сами по себе создают эффективный «туннель» для движения фотонов. Излучение, двигаясь внутри него по спирали, усиливается за счет работы «оптического резонатора».
Подробнее...
 Более чем полвека спустя после изобретения лазера появился его антипод, в котором входящие лучи излучения интерферируют, полностью уничтожая друг друга. В качестве защиты от перспективного лазерного оружия он не подойдет, но в электронике будущего наверняка найдет применение.
Напомним, что в классических лазерах используется так называемая активная среда – обычно это полупроводник, такой, как арсенид галлия – возбужденные атомы которой под действием фотона излучают дополнительные фотоны, не поглощая исходную частицу. Таким путем создается луч узконаправленного когерентного монохроматического излучения.
В середине прошлого года группа американского профессора Дугласа Стоуна опубликовала теоретическую концепцию «анти-лазера», показав принципиальную возможность создания подобного устройства на основе кремниевой структуры. Ну а теперь, при поддержке экспериментаторов из группы Хуэй Цао ученые сумели воплотить идею в реальность – сами они называют инструмент «идеальным когерентным поглотителем» (coherent perfect absorber, CPA).
Пара лазерных лучей специфической частоты в нем, отражаясь от кремниевых структур, снова и снова отражается туда и обратно, пока полностью не перейдет в тепло. Иначе говоря, СРА не создает лучи строго определенной длины волн, а наоборот, поглощает их – и делает это весьма эффективно.
Теоретически, подобные устройства смогут поглощать 99,999% энергии попадающего в него излучения, но по техническим причинам существующая версия достигает величины «всего лишь» в 99,4%. Но ведь это лишь прототип – к тому же имеющий около 1 см в поперечнике, хотя ученые рассчитали, что размеры эти могут быть уменьшены до 6 мкм. Кроме того, действующая версия СРА работает с ближним ИК-излучением, но с использованием других материалов и другой структуры такие прибору можно будет изготовить и для видимого, и для многих других избранных частот.
Подробнее...
Сегодня мы привыкли к тому, что роботы для любых своих действий – и уж тем более для обучения – нуждаются в получении информации и инструкций от человека. Но в будущем нашего участия может и не потребоваться. Роботы будут учиться сами, обмениваться знаниями почти как мы, с помощью собственного «Интернета».
«Междуроботная» сеть носит название RoboEarth, и работу над ней уже ведут ученые из Швейцарии, планируя закончить ее года через четыре. Ожидается, что RoboEarth будет реализована по «вики-принципу», т.е. сами участники сети смогут добавлять, изменять и связывать информацию, накапливаемую в единой универсальной базе. Участники эти будут, понятно, роботами.
Допустим, один робот, подключенный к RoboEarth, успешно умеет осуществлять какое-то действие. Зная алгоритм заполнения соответствующей информации, он описывает необходимые инструкции в базу, и они становятся доступными для любого количества других роботов, подключенных к системе и «знающих» соответствующий протокол. Человек становится лишним.
Подробнее...
 Более десятилетия разработчики пытаются создать действующий дисплей, работающий на квантовых точках. Теоретически, эта технология позволит получать изображения невероятной четкости при сниженном потреблении энергии. И вот на днях корейские ученые сообщили о первом успехе.
Ряд учёных из нескольких исследовательских институтов и университетов Южной Кореи опубликовали работу, в которой описали успешный метод, с помощью которого им удалось создать первый полноцветный дисплей на базе квантовых точек – пока еще только 4-дюймовый.
Подробнее...
Интеллектуальные видеокамеры, системы фиксации неправильно припаркованных машин, усовершенствованные алкотестеры - эти и другие новшества представили отечественные производители на научно-практической конференции по безопасности дорожного движения в Подмосковье.
Новый алкотестер ПРО 100-комби не только зафиксирует алкоголь на выдохе, но и тут же передаст на сервер в управление результаты теста.
Система «Паркон» и способна в фото- и видеорежимах быстро фиксировать нарушителей парковки, сканировать их в свою память. А потом в автоматическом режиме обрабатывать данные и печатать готовые квитанции для рассылки по почте «писем счастья».
Новинки пока в массовом порядке не приняты на вооружение российскими гаишниками. Лишь некоторые из них проходят проверку в Московской области. Но вполне возможно, что уже скоро наиболее успешные образцы появятся на дорогах остальных регионов.
Источник: http://www.5koleso.ru
Схема, иллюстрирующая передвижение робота с условным грузом под влиянием добавленных молекул. В данном случае они заставили груз переместиться вправо (иллюстрация American Chemical Society).
Механизм, разработанный инженерами Оксфорда, представляет собой кусок синтетической ДНК, который двигается не просто автономно, а согласно инструкциям.
Шагающих молекулярных «роботов» исследователи собирают давно. Однако нерешённой задачей остаётся управление миниатюрным «существом», которое в будущем должно будет переносить груз к месту назначения.
Подробнее...
Новая камера (на снимке) призвана заменить обычный эндоскоп, в котором на конце оптоволоконного кабеля расположена лишь оптика, а светочувствительный сенсор — в отдельном блоке снаружи.
Эта цветная камера обладает поперечником порядка одного миллиметра. По замыслу авторов, она пригодится в первую очередь в эндоскопии, а также в различных областях техники. К примеру, она может заменить боковые зеркала в машинах будущего.
Новинку разработали инженеры из германского института надёжности и микроинтеграции Фраунгофера. Как уточняет Gizmag, камера была создана при участии компании Awaiba и института прикладной оптики и прецизионной механики Фраунгофера.
Подробнее...
|
|
