Журнал "Компьютерра" N738
Шрифт:
А поскольку из обычного механизма испускания света полупроводником уже выжали практически все что можно, ученые давно присматриваются к другим возможностям. И одно из интересных направлений радикального улучшения диодов и лазеров — это использование поляритонов. Поляритонами обычно называют составные квазичастицы, объединяющие в себе фотон и квант возбуждения среды. В полупроводниках такими квантами являются экситоны — пары из электрона и дырки. То есть поляритон — это довольно экзотический тройственный союз фотона, электрона и
Поскольку поляритон уже наполовину свет и ему гораздо легче, чем экситону, окончательно превратиться в фотон, теория обещает, что поляритонные лазеры должны обладать массой замечательных свойств. Это и большая эффективность, высокое быстродействие, низкий порог лазерной генерации и целый ряд других полезных характеристик. Но в то же время поляритон весьма нежная частица, которую легко развалить тепловым шумом. Поэтому досих пор эксперименты с поляритонными излучателями проводились при очень низких температурах. Кроме того, в экспериментах поляритоны, как правило, возбуждали с помощью накачки другим лазером. Эти два неудобства сразу сводят на нет всякую выгоду от применения поляритонных устройств.
В новом светодиоде греческих ученых поляритоны возбуждаются, как и в обычном светодиоде, электрическим током. Работает светодиод при температуре всего -38 градусов Цельсия, которая уже не так безнадежно далека от вожделенной комнатной температуры. Светодиод изготовлен из арсенида галлия с добавками индия и алюминия с помощью обычной эпитаксии молекулярным пучком. Он имеет слоистую цилиндрическую структуру, образующую резонансную микрополость, которая настроена так, чтобы эффективно удерживать поляритоны. Стенки полости представляют собой квантовые ямы для экситонов, которые тесно взаимодействуют с фотонами. Электрический ток течет вдоль цилиндра, а фотоны в результате излучаются прямо из полости.
Пока новый диод не бьет никаких рекордов, но уже первые эксперименты обещают его высокую эффективность, малое энергопотребление и на порядок более низкий порог лазерной генерации. Сейчас ученые сосредоточились над повышением рабочей температуры диода до комнатной. Это должно окончательно развеять все сомнения в перспективности использования поляритонов. ГА
Ученые из Центра воспалительных процессов Университета Эдинбурга бьют тревогу. Они выяснили, что углеродные нанотрубки являются таким же канцерогенным веществом, как и асбест.
Попадая в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, они приводят к образованию гранулем, которые могут стать причиной рака мезотелия, покрывающего плевру легкого. Биологи под руководством Кена Доналдсона (Ken Donaldson) провели эксперимент с лабораторными мышами и обнаружили, что опасными являются нанотрубки, длина которых превышает 20 мкм.
Как и при воздействии асбеста, первые симптомы заболевания могут обнаружиться только спустя несколько десятков лет. А поскольку, благодаря своим уникальным свойствам, нанотрубки обещают найти применение в самых разных областях, ученые призывают не теряя времени навести порядок в сфере нанотехнологий. В частности, поставить вне закона нанотрубки длиной более 20 мкм, а также доводить до обывателей информацию о потенциальных рисках.
На рынке углеродных нанотрубок в ближайшие годы будут ворочать миллиардами долларов. И пока еще есть время, не помешало бы задуматься о безопасности потребителей.
Удивительно, как физики любят проверять, казалось бы, всем давно очевидное. Сразу две не связанные друг с другом статьи, опубликованные в вышедшем в середине мая престижном журнале Physical Review Letters, предлагают разные способы проверки Принципа Коперника.
Изданный в 1543 году в Нюрнберге фундаментальный труд Коперника "Об обращении небесных сфер" в свое время произвел революцию в науке. Он отвергал общепринятую в те времена Птолемеевскую картину мира с Землей в центре вселенной, предлагая взамен гелиоцентрическую систему, низвергавшую Землю до положения рядовой планеты. Из этого, в частности, следует возможность существования внеземных цивилизаций и справедливость действующих на Земле законов физики во всех уголках вселенной. И хотя братьев по разуму, несмотря на титанические усилия последних десятилетий, мы пока не нашли, это не дает оснований сомневаться в универсальности законов природы.
Впрочем, принцип Коперника непосредственно пока еще никто толком не проверял, хотя целый ряд астрономических наблюдений дает такую возможность. Восполнить этот пробел предложили два астрофизика из Дартмутского колледжа и Лаборатории Ферми.
Ученые отметили, что принцип Коперника по сути дела используется при интерпретации данных по микроволновому фоновому излучению и при наблюдениях ускоряющегося расширения вселенной. Если от него отказаться, предположив, например, что Земля находится в центре некой пустой полости во вселенной, то можно будет обойтись и без гипотетической темной энергии и объяснить слабую анизотропию реликтового излучения. К сожалению, пока точности измерения распределения по спектру и поляризации реликтового излучения недостаточно, чтобы подтвердить или опровергнуть принцип Коперника. Однако оценки ученых показывают, что следующие миссии космических аппаратов NASA уже смогут справиться с этой задачей.
В другой статье ученых из Университета Пьера и Марии Кюри в Париже, написанной вместе с коллегами из Южной Африки, предлагается совсем иной способ проверки. Авторы показали, что тщательное измерение красного смещения в спектрах далеких галактик, возникающего из-за их удаления от Земли, анализ изменения этого смещения со временем и сопоставление его с данными по измерению расстояния до этих галактик позволит проверить однородность нашей вселенной. И хотя точность такой проверки вряд ли позволит в обозримом будущем отказаться от принципа Коперника, по мнению специалистов, ее все же стоит проделать.
Трудно сказать, что движет учеными, предлагающими проверять утверждения, лежащие в самой основе наших представлений о строении мироздания. Вроде бы пока много и более насущных задач. И хотя шансы на новую революцию в космологии сегодня невелики, будем надеяться, что предстоящие эксперименты при любом их исходе будут хоть как-то полезны. ГА
Компьютерные расчеты методами квантовой химии позволили ученым из Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий найти способ синтеза реакционно способной формы кристаллов катализатора анатаза. Новый катализатор, помогающий получать водород из воды в пять раз эффективнее, чем удавалось до сих пор, может произвести революцию в солнечной и водородной энергетике.