Alext
27-06-2009, 15:13
http://www.otenet.gr/images/APE/4874065.jpg Ήρθαν τα... σέιζερ
Ολοι έχουν ακούσει τα λέιζερ, τις εστιασμένες ακτίνες φωτός που χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία εφαρμογών, από τα DVD players μέχρι τα φουτουριστικά όπλα. Τώρα, για πρώτη φορά, οι επιστήμονες δημιούργησαν τα σέιζερ (saser), τα ηχητικά ισοδύναμα των λέιζερ.
Το σέιζερ δημιουργεί μια ισχυρή ακτίνα ομοιόμορφων ηχητικών κυμάτων σε νανοκλίμακα. Η νέα συσκευή μπορεί να έχει σημαντικές μελλοντικές εφαρμογές στους υπολογιστές, τις τεχνολογίες απεικόνισης, τη δημιουργία νέων αντιτρομοκρατικών μεθόδων κ.α.
Η ανακάλυψη έγινε από τον καθηγητή Άντονι Κεντ της Σχολής Φυσικής και Αστρονομίας του βρετανικού πανεπιστημίου του Νότιγχαμ, σε συνεργασία με επιστήμονες του ουκρανικού Ινστιτούτου Φυσικής Ημιαγωγών, και δημοσιεύτηκε στο περιοδικό φυσικής "Physical Review B", σύμφωνα με την ηλεκτρονική υπηρεσία Live Science.
Οπως δήλωσε ο ερευνητής, "η νέα τεχνολογία έχει τη δυνατότητα να μεταμορφώσει την περιοχή της Ακουστικής, με τον ίδιο τρόπο που το λέιζερ μεταμόρφωσε την Οπτική στη διάρκεια των 50 ετών μετά την εφεύρεσή του". Ο Αϊνστάιν έθεσε τις θεωρητικές βάσεις για τα λέιζερ (αρκτικόλεξο της φράσης Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation) το 1917, αλλά η πρώτη συσκευή λέιζερ κατασκευάστηκε πολύ αργότερα, στη δεκαετία του ΄60.
Το λέιζερ χρησιμοποιεί τα "πακέτα" ηλεκτρομαγνητικών δονήσεων, που αποκαλούνται φωτόνια και που είναι οι μονάδες όλου του φωτός στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, συμπεριλαμβανομένου του ορατού φωτός, του υπέρυθρου και των ακτινών Χ. Το σέιζερ (αρκτικόλεξο της φράσης Sound Amplification by the Stimulated Emission of Radiation), από την άλλη, χρησιμοποιεί ηχητικά κύματα αποτελούμενα από ηχητικές δονήσεις, που αποκαλούνται φωνόνια.
Στο λέιζερ η ακτίνα φωτονίων παράγεται από τη διέγερση των ηλεκτρονίων από μια εξωτερική πηγή ενέργειας, έτσι ώστε να απελευθερώνουν ενέργεια, όταν συγκρούονται με άλλα φωτόνια σε μια ιδιαίτερα αντανακλαστική οπτική κοιλότητα. Με αυτή τη διαδικασία παράγεται μια ελεγχόμενη ακτίνα φωτός λέιζερ, όπου όλα τα φωτόνια έχουν την ίδια συχνότητα και ταλάντωση.
Το σέιζερ μιμείται αυτή την τεχνολογία, χρησιμοποιώντας τον ήχο, για να παράγει μια ηχητική ακτίνα φωνονίων που ταξιδεύει όχι μέσω μιας οπτικής κοιλότητας, όπως στο λέιζερ, αλλά μέσω μιας τεχνητής μικροσκοπικής δομής που αποτελείται από περίπου 50 τρομερά λεπτά φύλλα δύο εναλλασσόμενων υλικών ημιαγωγών, του αρσενιδίου του γαλλίου και του αρσενιδίου του αλουμινίου, το καθένα από τα οποία έχει πάχος μόλις λίγα άτομα.
Όταν ενεργοποιούνται από μια ακτίνα φωτός, τα φωνόνια πολλαπλασιάζονται και συγκρούονται ανάμεσα στα στρώματα των δύο παραπάνω υλικών, ώσπου τελικά "δραπετεύουν" με τη μορφή μιας ακτίνας φωνονίων πολύ υψηλής συχνότητας.
Το σέιζερ είναι η πρώτη συσκευή που εκπέμπει κύματα ήχου στην περιοχή συχνοτήτων των terahertz. Η ακτίνα των παραγόμενων ηχητικών κυμάτων έχει μήκη κύματος της τάξης των νανομέτρων (δισεκατομμυριοστού του μέτρου). Μεταξύ άλλων, η ακτινοβολία σε terahertz χρησιμοποιείται στους σκάνερ ασφαλείας των αεροδρομίων για να αποκαλύψει τι βρίσκεται κάτω από ρούχα και μέσα σε αποσκευές. Έτσι, στο μέλλον, μεταξύ άλλων, τα σέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθούν στην ιατρική απεικόνιση ή σε ηλεκτρονικούς ελέγχους ασφάλειας.
Οι επιστήμονες πήραν επιχορήγηση 636.000 λιρών από το βρετανικό Συμβούλιο Έρευνας στις Μηχανολογικές και Φυσικές Επιστήμες, για να αναπτύξουν την τεχνολογία του σέιζερ μέσα στα επόμενα τέσσερα χρόνια.
Σύνδεσμος για την πρωτότυπη επιστημονική εργασία, στη διεύθυνση:
http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRBMDO00007 9000024245313000001&idtype=cvips&gifs=Yes
Ολοι έχουν ακούσει τα λέιζερ, τις εστιασμένες ακτίνες φωτός που χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία εφαρμογών, από τα DVD players μέχρι τα φουτουριστικά όπλα. Τώρα, για πρώτη φορά, οι επιστήμονες δημιούργησαν τα σέιζερ (saser), τα ηχητικά ισοδύναμα των λέιζερ.
Το σέιζερ δημιουργεί μια ισχυρή ακτίνα ομοιόμορφων ηχητικών κυμάτων σε νανοκλίμακα. Η νέα συσκευή μπορεί να έχει σημαντικές μελλοντικές εφαρμογές στους υπολογιστές, τις τεχνολογίες απεικόνισης, τη δημιουργία νέων αντιτρομοκρατικών μεθόδων κ.α.
Η ανακάλυψη έγινε από τον καθηγητή Άντονι Κεντ της Σχολής Φυσικής και Αστρονομίας του βρετανικού πανεπιστημίου του Νότιγχαμ, σε συνεργασία με επιστήμονες του ουκρανικού Ινστιτούτου Φυσικής Ημιαγωγών, και δημοσιεύτηκε στο περιοδικό φυσικής "Physical Review B", σύμφωνα με την ηλεκτρονική υπηρεσία Live Science.
Οπως δήλωσε ο ερευνητής, "η νέα τεχνολογία έχει τη δυνατότητα να μεταμορφώσει την περιοχή της Ακουστικής, με τον ίδιο τρόπο που το λέιζερ μεταμόρφωσε την Οπτική στη διάρκεια των 50 ετών μετά την εφεύρεσή του". Ο Αϊνστάιν έθεσε τις θεωρητικές βάσεις για τα λέιζερ (αρκτικόλεξο της φράσης Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation) το 1917, αλλά η πρώτη συσκευή λέιζερ κατασκευάστηκε πολύ αργότερα, στη δεκαετία του ΄60.
Το λέιζερ χρησιμοποιεί τα "πακέτα" ηλεκτρομαγνητικών δονήσεων, που αποκαλούνται φωτόνια και που είναι οι μονάδες όλου του φωτός στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, συμπεριλαμβανομένου του ορατού φωτός, του υπέρυθρου και των ακτινών Χ. Το σέιζερ (αρκτικόλεξο της φράσης Sound Amplification by the Stimulated Emission of Radiation), από την άλλη, χρησιμοποιεί ηχητικά κύματα αποτελούμενα από ηχητικές δονήσεις, που αποκαλούνται φωνόνια.
Στο λέιζερ η ακτίνα φωτονίων παράγεται από τη διέγερση των ηλεκτρονίων από μια εξωτερική πηγή ενέργειας, έτσι ώστε να απελευθερώνουν ενέργεια, όταν συγκρούονται με άλλα φωτόνια σε μια ιδιαίτερα αντανακλαστική οπτική κοιλότητα. Με αυτή τη διαδικασία παράγεται μια ελεγχόμενη ακτίνα φωτός λέιζερ, όπου όλα τα φωτόνια έχουν την ίδια συχνότητα και ταλάντωση.
Το σέιζερ μιμείται αυτή την τεχνολογία, χρησιμοποιώντας τον ήχο, για να παράγει μια ηχητική ακτίνα φωνονίων που ταξιδεύει όχι μέσω μιας οπτικής κοιλότητας, όπως στο λέιζερ, αλλά μέσω μιας τεχνητής μικροσκοπικής δομής που αποτελείται από περίπου 50 τρομερά λεπτά φύλλα δύο εναλλασσόμενων υλικών ημιαγωγών, του αρσενιδίου του γαλλίου και του αρσενιδίου του αλουμινίου, το καθένα από τα οποία έχει πάχος μόλις λίγα άτομα.
Όταν ενεργοποιούνται από μια ακτίνα φωτός, τα φωνόνια πολλαπλασιάζονται και συγκρούονται ανάμεσα στα στρώματα των δύο παραπάνω υλικών, ώσπου τελικά "δραπετεύουν" με τη μορφή μιας ακτίνας φωνονίων πολύ υψηλής συχνότητας.
Το σέιζερ είναι η πρώτη συσκευή που εκπέμπει κύματα ήχου στην περιοχή συχνοτήτων των terahertz. Η ακτίνα των παραγόμενων ηχητικών κυμάτων έχει μήκη κύματος της τάξης των νανομέτρων (δισεκατομμυριοστού του μέτρου). Μεταξύ άλλων, η ακτινοβολία σε terahertz χρησιμοποιείται στους σκάνερ ασφαλείας των αεροδρομίων για να αποκαλύψει τι βρίσκεται κάτω από ρούχα και μέσα σε αποσκευές. Έτσι, στο μέλλον, μεταξύ άλλων, τα σέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθούν στην ιατρική απεικόνιση ή σε ηλεκτρονικούς ελέγχους ασφάλειας.
Οι επιστήμονες πήραν επιχορήγηση 636.000 λιρών από το βρετανικό Συμβούλιο Έρευνας στις Μηχανολογικές και Φυσικές Επιστήμες, για να αναπτύξουν την τεχνολογία του σέιζερ μέσα στα επόμενα τέσσερα χρόνια.
Σύνδεσμος για την πρωτότυπη επιστημονική εργασία, στη διεύθυνση:
http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRBMDO00007 9000024245313000001&idtype=cvips&gifs=Yes