Обнаружена способность терагерцового излучения влиять на образование белковых волокон

Терагерцовое излучение может разрушать нити белка актина, который является компонентом клеточного каркаса эукариотических клеток и отвечает за многие важные процессы в них. Японские ученые провели серию уникальных экспериментов и выяснили, что ударные волны, возникающие в водных растворах и тканях организма под воздействием этого излучения, могут препятствовать реакции полимеризации актина, но при этом не влияют на целостность и жизнеспособность клетки. Это открывает возможности для манипуляций клеточными функциями и терапии рака, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports. Промежуток между инфракрасным и микроволновым диапазонами шкалы электромагнитных волн называется терагерцовым диапазоном. Частоты, соответствующие этому промежутку, находятся в диапазоне от 0,1 до 10 терагерц, что соответствует длинам волн от 0,01 до 3 миллиметров (субмиллиметровые радиоволны). Этот диапазон радиоволн имеет ряд особенностей, вызывающих повышенный интерес с точки зрения их применения на практике.

Читать далее

Впервые получена лазерная генерация зеленого света на наночастице из перовскитного материала

Ученые впервые продемонстрировали лазерную генерацию зеленого света на частице из перовскитного материала размером 310 нанометров. Лазер работает при комнатной температуре и стандартном атмосферном давлении — благодаря этому технология может найти применение в новых оптических вычислительных системах. Статья принята к публикации в ACS Nano, ее текст размещен на сайте журнала. Лазеры — это устройства, которые за счет внешней энергии (называемой энергией накачки) генерируют узкий направленный пучок излучения. Атомы вещества, которые находятся в возбужденном состоянии, способны под влиянием внешнего фотона с такой же энергией (равной энергии возбуждения) излучить свой фотон, не поглощая внешний. Благодаря этому излучение определенной энергии может усиливаться при прохождении через материал, атомы которого приведены в возбужденное состояние, — активную среду лазера. В качестве первичного излучения в лазере выступают фотоны, самопроизвольно излучаемые из тех же возбужденных атомов — из-за этого их энергия сразу принимает нужное значение.

Читать далее

Наука и компьютерные технологии в борьбе против пандемии: первые обнадеживающие результаты

С начала текущего года весь мир следит за распространением коронавируса, который в декабре 2019 г. вызвал эпидемию в Китае, а затем перекинулся и на другие страны. Поскольку эпидемия охватила весь мир, Всемирная организация здравоохранения объявила вспышку нового коронавируса (поначалу этот вирус именовался 2019-nCoV) чрезвычайной ситуацией в известной области общественного здравоохранения, имеющей международное значение, а 11 марта — пандемией. Серьезность ситуации требует искать решение проблемы всеми возможными путями. Китайские исследователи оперативно расшифровали и охарактеризовали геном нового коронавируса, обнаружив большое сходство с вирусом SARS-CoV (аббревиатура от англ. severe acute respiratory syndrome — ‘коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома’), который был причиной эпидемии в 2002–2003 гг., а также с двумя коронавирусами летучих мышей, что послужило основанием считать их природным резервуаром нового коронавируса, переименованного, соответственно, в SARS-CoV-2 [1–3]. Еще до публикации этих результатов его нуклеотидная последовательность была депонирована в базе данных GenBank.

Читать далее

Ближайшее будущее лазеров сверхвысоких пиковых мощностей: мнение профессионала

Уверен, что ближайшие десятилетия станут периодом максимального расцвета для лазеров сверхвысоких пиковых мощностей. Лазеры были изобретены в 1960 году и быстро стали источниками самого мощного электромагнитного излучения, доступного человечеству. Уже к концу 1960-х годов были получены лазерные импульсы мощностью в гигаватты. Излучение такой мощности разрушает любой активный элемент разумных размеров, но в середине 1980-х годов будущие нобелиаты Жерар Муру и Донна Стрикленд предложили и реализовали новый метод усиления лазерных импульсов, растянув их в дисперсионных элементах перед усилением, а после сжав назад. Этот метод позволил в 1990-е годы достичь уровня в один петаватт (пета- означает 1015). Последние 20 лет ушли на оттачивание технологии, и сейчас петаваттные лазеры — это компактные установки, доступные даже университетским лабораториям. В последние годы лазерные системы сделали следующий шаг и уверенно достигли уровня нескольких петаватт: рекорд в 10 петаватт на данный момент удерживает лазерная система HPLS в румынском центре ELI-NP. В ближайшие десятилетия стоит ждать развития этой области науки по трем основным направлениям.

Читать далее

Могут ли квантовые компьютеры быть мощнее классического суперкомпьютера: от теории к практике

Теоретически квантовые компьютеры могут оказаться мощнее любого классического суперкомпьютера. Учёные пытаются подсчитать, что понадобится квантовым компьютерам для достижения т.н. «квантового превосходства», и на самом ли деле компания Google достигла этого превосходства, как она заявила в прошлом году. Классические компьютеры для обозначения данных в виде нулей и единиц включают и выключают транзисторы. Квантовые компьютеры используют квантовые биты – кубиты, которые, благодаря странной природе квантовой физики, могут находиться в состоянии суперпозиции, одновременно обозначая и 1 и 0. Суперпозиция позволяет одному кубиту выполнять два вычисления одновременно, а когда два кубита связаны друг с другом посредством такого квантового эффекта, как запутанность, они могут выполнять уже 22, то есть 4 вычисления одновременно; три кубита способны на 23, или восемь вычислений; и так далее. В принципе, квантовый компьютер с 300 кубитами смог бы выполнять столько вычислений одновременно, что их количество превзошло бы количество имеющихся во Вселенной атомов.

Читать далее

Миниатюрный детектор спиновых волн из 11 атомов впервые уловил спиновые волны

На иллюстрации: R. J. G. Elbertse, et al. / Nature Communications Physics, 2020. Группа физиков создала миниатюрный детектор спиновых волн, состоящий всего из 11 атомов. Разработанный детектор обладает памятью в несколько секунд, что делает его совместимым с современными методами измерения с помощью новых сканирующих туннельных микроскопов. Работа опубликована в журнале Nature Communications Physics. Работа устройств спинтроники основана на магнонах, или спиновых волнах, которые представляют собой элементарные магнитные возбуждения спинов. К сожалению, контролировать спиновые волны в наноустройствах невероятно сложно. Помимо того, что волны распространяются чрезвычайно быстро, они могут двигаться в противоположных направлениях одновременно благодаря своей квантовой природе. Чтобы управлять спиновыми волнами, необходимо, для начала, научиться наблюдать за их динамикой с высокой точностью. Для измерения магнонов в атомных структурах существуют схемы обнаружения, использующие атомный зонд в сканирующем микроскопе. К сожалению, современные сканирующие микроскопы часто не способны уловить быстрые спиновые волны: для зондирования динамического отклика, который происходит быстрее, чем время измерения микроскопа, необходимо разработать промежуточный детектор с памятью, который сохранит отклик до тех пор, пока он не будет измерен микроскопом.

Читать далее

Предложена новая концепция широкополосного однофотонного детектора в микроволновом диапазоне

Связь между встроенным в волновод нелинейным уникальным метаматериалом и распределенной резонансной модой может обеспечить безусловное детектирование фотонов с ошибкой менее процента. Новую концепцию широкополосного однофотонного детектора в микроволновом диапазоне физики описали в препринте на известном arXiv.org. Однофотонные детекторы — одна из ключевых технологий экспериментальной квантовой оптики. Детектирование фотонов в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазоне частот — вполне устоявшаяся и рутинная технология: приборы производятся многими научными группами и коммерческими компаниями и вполне доступны для приобретения. Как правило, их принцип действия состоит в поглощении фотона чувствительной полупроводниковой матрицей или сверхпроводящей нанопроволокой. Возникающий при этом импульс тока регистрируется электронными приборами, что дает информацию о наличии фотона. Однако, гораздо сложнее дело обстоит с фотонами СВЧ (или микроволнового) диапазона, с частотами примерно от 5 до 20 ГГц. Интерес к обнаружению таких фотонов возникает при изучении квантовых систем, работающих на СВЧ: сверхпроводящих цепей, квантовых точек и спиновых ансамблей.

Читать далее

Нейтринный детектор Супер-Камиоканде позволил обнаружить несохранение CP-симметрии в нейтринных осцилляциях

На фото: Нейтринный детектор Супер-Камиоканде во время работ по усовершенствованию установки. По мере слива воды из бака ученые и инженеры получают доступ к фотоумножителям на разных уровнях. Перемещаться приходится на лодках, а попадают внутрь детектора при помощи лебедки через люк в его крыше. В момент, запечатленный на этой фотографии, уровень воды в детекторе составлял примерно 22 м (при его высоте около 41 м). Фото с сайта www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp. В журнале Nature появилась статья международного коллектива физиков, где представлены результаты многолетних экспериментов с нейтринными пучками, которые проводились в Японии в течение 2009–2018 годов. Анализ данных, собранных коллаборацией Т2К, позволяет предположить, что впервые удалось обнаружить довольно сильное несохранение CP-симметрии (или, как ее еще называют, комбинированной четности) в нейтринных осцилляциях. Подтверждение этого вывода, если таковое будет получено, может открыть путь к лучшему пониманию причин полного доминирования материи над антиматерией в нынешней Вселенной.

Читать далее

Научная концепция энергонезависимого цветоизменяющего датчика влажности воздуха: эксперименты и практическое применение

Умные часы, умные холодильники, умные чайники, умные подгузники (да, такое тоже есть) — в последние годы в мире электроники и не только появилось множество экземпляров устройств, чьи возможности были расширены сверх их первоначального спектра. Как правило, одной из основных черт «умных вещей» является связь с Интернетом, но это далеко не единственный критерий, по которому можно судить об интеллектуальных способностях гаджетов. Сегодня мы с вами познакомимся с исследованием, в котором ученые из Пхоханского университета науки и технологии (Пхохан, Южная Корея) создали цветоизменяющий датчик влажности воздуха, не требующий внешнего источника энергии или специфического источника света. Какими особенностями обладает необычное устройство, как оно создавалось и где его можно будет применять? Ответы на эти вопросы ждут нас в докладе ученых. Поехали. Вначале разберем основу исследования. В основе новой разработки лежит достаточно известная концепция — резонатор Фабри—Перо.

Читать далее