Интересные научные новости
15 сообщений
№1
Андрей_К
30.03.2014 19:14
http://www.dailytechinfo.org/nanotech/5735-grafenovyy-infrakrasnyy-datchik-pozvolit-sozdat-miniatyurnye-sistemy-teplovogo-videniya-vstraivaemye-v-kontaktnye-linzy.html
Графеновый инфракрасный датчик позволит создать миниатюрные системы теплового видения, встраиваемые в контактные линзы
Современные светочувствительные датчики, работающие в средне- и длинноволновой части спектра инфракрасного света, принципиально не могут быть миниатюризированы из-за того, что для их работы требуются дополнительные системы охлаждения. Но развитие технологий не стоит на месте и использование новых материалов в некоторых случаях позволяет реализовать такие вещи, которые ранее попросту считались невозможными. Именно таким случаем стала разработка исследователями из Мичиганского университета нового датчика на основе графена, чувствительность которого охватывает весь диапазон инфракрасного света и который можно миниатюризировать до такой степени, что устройство теплового видения поместится внутри контактной линзы.
"Мы можем сделать конструкцию нашего графенового инфракрасного датчика чрезвычайно тонкой" - рассказывает Жаохуи Жонг, доцент из Мичиганского университета, - "Такой датчик может быть легко интегрирован в конструкцию мобильного телефона, а при большом желании его можно будет встроить прямо в контактные линзы".
Основой нового инфракрасного датчика стал графен, особая форма углерода, имеющая кристаллическую решетку, толщиной всего в один атом. В силу своих уникальных электрических и оптических характеристик графен может служить в роли фотодатчика, ощущающего не только весь диапазон видимого света, он чувствителен к ультрафиолетовому и инфракрасному свету во всем их диапазоне. К сожалению, на некоторых участках спектра у графена наблюдаются провалы, особенно в диапазоне длинноволнового инфракрасного света, в котором графен способен поглотить всего 2.3 процента от падающего на него света, чего недостаточно для получения устойчивого электрического сигнала.
"Проблемой всех существующих фотодатчиков на основе графена является их низкая чувствительность, связанная с одноатомной толщиной кристаллической решетки графена" - рассказывает Жаохуи Жонг, - "Чувствительность этих датчиков в 100-1000 раз ниже, чем требуется для их практического использования".
Для преодоления вышеупомянутой проблемы ученые разработали принципиально новый способ получения и усиления электрического сигнала. Вместо непосредственного измерения параметров потока свободных электронов, высвобожденных столкновениями фотонов с атомами углерода, ученые усилили электрический сигнал, регистрируя изменения текущего через второй слой графена электрического тока от внешнего источника.
Для того, чтобы добиться эффекта усиления сигнала ученые разместили тонкий слой изоляционного материала между двумя листами графена. Через нижний лист графена пропускался стабильный электрический ток от внешнего источника. Когда фотоны света сталкиваются с атомами углерода верхнего графенового слоя, это приводит к высвобождению электрона, на месте которого остается пустое место, электронная дырка в кристаллической решетке, которая является носителем положительного электрического заряда. Благодаря маленькой толщине изоляционного материала свободные электроны за счет эффекта квантового туннелирования перескакивали на нижний графеновый слой, а положительное электрическое поле верхнего слоя сдвигает значение запрещенной зоны нижнего слоя и оказывает существенное влияние на текущий через этот слой электрический ток, что позволяет судить о силе падающего на датчик света.
В результате всего этого ученым удалось создать датчик, имеющий достаточно высокую чувствительность во всем диапазоне инфракрасного света, размер которого не превышает размера ногтя мизинца руки. Более того, новый датчик не требует дополнительного охлаждения и прекрасно работает при комнатной температуре. Такое устройство наверняка найдет массу применений в военной области, в научных технологиях и даже в электронике потребительского класса.
Графеновый инфракрасный датчик позволит создать миниатюрные системы теплового видения, встраиваемые в контактные линзы
Современные светочувствительные датчики, работающие в средне- и длинноволновой части спектра инфракрасного света, принципиально не могут быть миниатюризированы из-за того, что для их работы требуются дополнительные системы охлаждения. Но развитие технологий не стоит на месте и использование новых материалов в некоторых случаях позволяет реализовать такие вещи, которые ранее попросту считались невозможными. Именно таким случаем стала разработка исследователями из Мичиганского университета нового датчика на основе графена, чувствительность которого охватывает весь диапазон инфракрасного света и который можно миниатюризировать до такой степени, что устройство теплового видения поместится внутри контактной линзы.
"Мы можем сделать конструкцию нашего графенового инфракрасного датчика чрезвычайно тонкой" - рассказывает Жаохуи Жонг, доцент из Мичиганского университета, - "Такой датчик может быть легко интегрирован в конструкцию мобильного телефона, а при большом желании его можно будет встроить прямо в контактные линзы".
Основой нового инфракрасного датчика стал графен, особая форма углерода, имеющая кристаллическую решетку, толщиной всего в один атом. В силу своих уникальных электрических и оптических характеристик графен может служить в роли фотодатчика, ощущающего не только весь диапазон видимого света, он чувствителен к ультрафиолетовому и инфракрасному свету во всем их диапазоне. К сожалению, на некоторых участках спектра у графена наблюдаются провалы, особенно в диапазоне длинноволнового инфракрасного света, в котором графен способен поглотить всего 2.3 процента от падающего на него света, чего недостаточно для получения устойчивого электрического сигнала.
"Проблемой всех существующих фотодатчиков на основе графена является их низкая чувствительность, связанная с одноатомной толщиной кристаллической решетки графена" - рассказывает Жаохуи Жонг, - "Чувствительность этих датчиков в 100-1000 раз ниже, чем требуется для их практического использования".
Для преодоления вышеупомянутой проблемы ученые разработали принципиально новый способ получения и усиления электрического сигнала. Вместо непосредственного измерения параметров потока свободных электронов, высвобожденных столкновениями фотонов с атомами углерода, ученые усилили электрический сигнал, регистрируя изменения текущего через второй слой графена электрического тока от внешнего источника.
Для того, чтобы добиться эффекта усиления сигнала ученые разместили тонкий слой изоляционного материала между двумя листами графена. Через нижний лист графена пропускался стабильный электрический ток от внешнего источника. Когда фотоны света сталкиваются с атомами углерода верхнего графенового слоя, это приводит к высвобождению электрона, на месте которого остается пустое место, электронная дырка в кристаллической решетке, которая является носителем положительного электрического заряда. Благодаря маленькой толщине изоляционного материала свободные электроны за счет эффекта квантового туннелирования перескакивали на нижний графеновый слой, а положительное электрическое поле верхнего слоя сдвигает значение запрещенной зоны нижнего слоя и оказывает существенное влияние на текущий через этот слой электрический ток, что позволяет судить о силе падающего на датчик света.
В результате всего этого ученым удалось создать датчик, имеющий достаточно высокую чувствительность во всем диапазоне инфракрасного света, размер которого не превышает размера ногтя мизинца руки. Более того, новый датчик не требует дополнительного охлаждения и прекрасно работает при комнатной температуре. Такое устройство наверняка найдет массу применений в военной области, в научных технологиях и даже в электронике потребительского класса.
+3
Сообщить
№3
Peter Tsk
22.04.2014 21:35
"Учёные заявили, что при помощи огромных лазеров смогут управлять погодой", Константин Ходаковский.
Цитата
Учёные из университета центральной Флориды считают, что разработали метод, с помощью которого мощным направленным в небо лазером можно будет управлять погодой - если говорить точнее, провоцировать в облаках дожди и молнии.
Давно известно, что процесс конденсации воды и активность молний в штормовых облаках связаны с большим скоплением заряженных электростатическим электричеством частиц. В теории с помощью лазера можно простимулировать эти частицы, создав центры конденсации и дав человечеству в руки силы, которыми древние римляне наделяли верховного бога Зевса-громовержца. Сама идея не нова, но учёные утверждают, что они разработали технологию с необходимой комбинацией дальности лазера, его точности и силы.
Дело в том, что лазерный луч необходимой мощности ведёт себя не так, как обычно - он быстро разрушается в атмосферных условиях. Но исследователи с факультета оптики и фотоники университета центральной Флориды вместе со специалистами университета Аризоны разработали "защищённый лазер", который позволяет решить указанную проблему.
Идея состоит в том, что луч мощного лазера защищается окружается вторым лучом более низкой интенсивности, который подпитывает основной луч, сохраняя необходимую силу и препятствуя рассеиванию на больших дистанциях. Исследователи отмечают, что получив возможность контроля над длиной "нити" лазера, можно будет в итоге искусственно создавать необходимые для ливня условия на больших расстояниях.
Исследование поддержало Министерство обороны США через гранд в размере $7,5 млн.
0
Сообщить
№5
Андрей_К
23.04.2014 07:39
Ничего смешного.
Можно предположить, что вспомогательный луч лазера , нагревая канал ближе к центру сильнее - создаёт по его центру менее плотный воздух (с меньшим показателем преломления чем по краям) и тогда основной луч самофокусируется - распространяется по нему как по световоду.
Можно предположить, что вспомогательный луч лазера , нагревая канал ближе к центру сильнее - создаёт по его центру менее плотный воздух (с меньшим показателем преломления чем по краям) и тогда основной луч самофокусируется - распространяется по нему как по световоду.
0
Сообщить
№6
oninon
29.04.2014 12:02
Андрей_К! Из Вашего поста "Можно предположить", что Вы незнакомы с основы физики лазера.
0
Сообщить
№7
Андрей_К
29.04.2014 14:35
Цитата, q
Андрей_К! Из Вашего поста "Можно предположить", что Вы незнакомы с основы физики лазера.Для подобных утверждений надо всегда конкретные ссылки приводить.
Каким "основам физики лазера" моё утверждение противоречит и ссылка на источник.
А без этого такие выбросы идут по разряду форумного хамства.
0
Сообщить
№8
oninon
30.04.2014 00:40
Простите! Нехотел Вас обидить! Ссылки - ето учебники университета и реф.журналы по теме. Слежу за патенты и имена в той области. Занимаюсь газовыми лазерами и т.д. Каждый год гранты до 5-7 млн $ получают компании жулики и обычно такие суммы идут в никуда, но если вдруг - думает генерал, что-то выйдет. Вот тебе и деньги!
0
Сообщить
№9
Андрей_К
30.04.2014 13:39
Я лазерами не занимаюсь, но и самофокусировку я не из головы придумал.
Вот ,например, где прочел:http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/575.html
В световодах примерно точно также свет распространяется.
Вот ,например, где прочел:http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/575.html
Цитата, q
при импульсной генерации вихревого пучка появляется возможность пропускать его через воздушную среду в волноводном режиме, исключающем дифракционное расплывание. Из-за обращения интенсивности в центре пучка в нуль температура воздуха на оси пучка оказывается ниже (а показатель преломления выше), чем в остальных областях его сечения. Тем самым создаются условия для постоянной подфокусировки пучка в процессе его распространения. Столь уникальные свойства делают весьма эффективным использование вихревых лазерных пучков в системах оптической связи, а также в разнообразных метрологических устройствах.Т.е. можно создать внешним (крученым) лучем канал, по которому уже другой луч лазера будет самофокусироваться.
В световодах примерно точно также свет распространяется.
0
Сообщить
№10
oninon
01.05.2014 03:45
В статье лукавство! То що приложимо в однородной изотропной среде - в световодах, неприложимо в анизотропной, и никогда не будет!
0
Сообщить
№11
Андрей_К
01.05.2014 11:12
Цитата, oninon
В статье лукавство! То що приложимо в однородной изотропной среде - в световодах, неприложимо в анизотропной, и никогда не будет!Что значит "лукавство"?
Автор - профессор кафедры оптики и спектроскопии Московского Университета им Ломоносова, зав.лабораторией когерентной оптики
http://opts.phys.msu.su/rus/about_Korolenko.html
У меня его мнение вызывает большее доверие, чем Ваши голословные утверждения.
0
Сообщить
№14
Peter Tsk
14.05.2014 14:18
В поисках стабильности. С 1940 года физики синтезировали 26 трансурановых элементов.
Цитата
Совсем недавно немецкие ученые синтезировали новый 117-й химический элемент таблицы Менделеева. Еще раньше, в 2009 году, этот же элемент удалось получить в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне группе физиков из России и США. «Лента.ру» решила вспомнить основные моменты истории и физики синтеза новых химических элементов. ...
0
Сообщить
