Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Сверхчувствительный сенсор поможет уловить малейшие примеси опасных газов в воздухе
Коллектив ученых из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и университетов Китая разработал инновационную технологию для создания сверхчувствительных сенсоров. Их открытие основано на использовании особых состояний взаимодействия света и оптической системы, известных как исключительные точки. Они могут найти применение в разработке нового поколения датчиков для экологии, медицины и системах защиты от опасных веществ.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. Исключительная точка — это особое состояние, при котором взаимодействие света и оптической системы может привести к усиленному поглощению или отражению света. Ученые из МФТИ и Китая впервые показали возможность реализации исключительных точек высших порядков в открытых рассеивающих системах. Это позволило им разработать сверхчувствительный газовый сенсор, детектирующий даже малейшие изменения в составе газа.
«Мы ожидаем, что эта работа может привести к открытию новых физических явлений в неэрмитовой оптике и потенциальных приложений в области сенсорики»,— поделился Александр Шалин, главный научный сотрудник лаборатории контролируемых оптических наноструктур Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
Основная сложность состояла в том, чтобы получить согласованное взаимодействие световых волн, падающих с разных сторон. Физики решили эту задачу, применив материал с почти нулевым показателем преломления в качестве платформы для реализации необходимого волнового взаимодействия. На примере трехканальной оптической модели ученые получили три типа исключительных точек третьего порядка: лазерные, отражающие и поглощающие.
«Наша теоретическая модель показывает, что в принципе в открытых рассеивающих системах возможно получить исключительные точки произвольного порядка в зависимости от числа каналов»,— объяснил Александр Шалин.
На основе этой модели ученые предложили схему газового сенсора, преобразующего изменения в среде в электрическую энергию. Он работает на фиксированной частоте и улавливает даже низкие концентрации газов, что делает его перспективным для мониторинга воздуха или обнаружения опасных веществ.
Новый сенсор очень чувствительный и особенно эффективен при обнаружении слабых сигналов. Это делает его идеальным для задач, где важна точность измерения. При этом он прост в использовании и не требует сложной настройки.
Ученые планируют дальнейшие разработки в этой области, а именно: экспериментальное подтверждение теоретических результатов и создание сенсоров, которыми можно управлять в режиме реального времени.
«Мы стремимся расширить исследование исключительных точек высших порядков на более общие рассеивающие системы, выходящие за рамки предложенной здесь модели, с целью разработки более универсальной теоретической основы»,— поделился планами Александр Шалин.
Это исследование заполняет фундаментальный пробел в неэрмитовой оптике, который может позволить сделать качественный скачок в создании новых технологий для сверхточного оптического анализа.
Исследование провел коллектив ученых из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, Центра совместных инноваций Сучжоуской нанотехнологической школы, Сучжоуского городского университета (Китай), Цзянсуского университета науки и технологий (Китай) и Нанкинского университета (Китай).
Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ — это хаб инновационных исследований мирового уровня, где наука превращается в технологии и решения для бизнеса и общества. Центр основан в 2016 году и объединяет 10 лабораторий, ориентированных на опережающие исследования с применением в промышленности и высокотехнологичных отраслях, включая энергетику, нефтегазохимическую сферу, телекоммуникации, IT, медицину и другие индустрии.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые Центра исследований интеллекта и когнитивного благополучия НИУ ВШЭ провели первый систематический анализ научных работ, посвященных особенностям восприятия эмоций по движениям при аутизме. Анализ показал, что различия между аутичными и неаутичными людьми во многом зависят от того, как именно устроен эксперимент и какие задачи предлагаются участникам.
В облачных лесах Коста-Рики маргаи, ленивцы, обезьяны и опоссумы используют крону одного вида дерева для своих естественных нужд. Это необычное поведение исследователи заметили случайно во время установки фотоловушки. Открытие может изменить прежние представления о поведении ленивцев и значительно расширит знания о коммуникации животных.
Полевой маршал погиб во время франко-голландской войны, но до сих пор конкретное место захоронения не было известно. Найденный скелет формально согласуется с причиной смерти шевалье д'Артаньяна (вопреки беллетристике, это был один из его титулов, а не имя). Анализ ДНК должен окончательно подтвердить гипотезу уже в ближайшее время.
В разрыве протопланетного диска звезды WISPIT 2 ученые разглядели зарождающуюся планету. Это уже второй гигант в этом формирующемся «семействе», что делает его крайне похожим на молодую Солнечную систему.
Арахнологи описали новый вид пауков, который копирует облик мертвой особи, пораженной паразитическим грибом, чтобы хищники меньше обращали на него внимание. В природе такой гриб заражает хозяина и воздействует на его нервную систему, после чего заставляет подниматься на возвышенность, откуда легче распространять споры. Открытие расширит представления ученых о мимикрии у животных.
Ученые Центра исследований интеллекта и когнитивного благополучия НИУ ВШЭ провели первый систематический анализ научных работ, посвященных особенностям восприятия эмоций по движениям при аутизме. Анализ показал, что различия между аутичными и неаутичными людьми во многом зависят от того, как именно устроен эксперимент и какие задачи предлагаются участникам.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно