Физики обнаружили возникновение терагерцевого излучения в жидкостях — Naked Science
30.11.2018
Редакция Naked Science

Физики обнаружили возникновение терагерцевого излучения в жидкостях

Прежде генерация такого излучения в жидкой среде считалась невозможной из-за высокого поглощения, однако в своем новом исследовании ученые описали физическую природу этого явления и показали, что источники жидкого излучения могут быть столь же эффективны, как и традиционные.

3-firststudyof
©Wikipedia

Исследовательская группа из Университета ИТМО и Университета Рочестера (США) провела исследование по формированию терагерцевого излучения в жидкостях. Результаты работы опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

 

Терагерцевое электромагнитное излучение может с легкостью проходить сквозь ряд материалов, за исключением металлов и воды. Сегодня оно широко используется в системах безопасности для выявления наркотиков и оружия, также его применяют в биомедицинских исследованиях. Это подталкивает ученых, занимающихся терагерцевым излучением, фокусироваться на поиске новых, более мощных и эффективных источников.

 

Сейчас в качестве источников терагерцевого излучения чаще всего используют твердые материалы, реже — источники, основанные на фемтосекундной лазерной филаментации (сложная, сильно связанная пространственно-временная динамика оптического поля в нелинейной, быстро ионизирующейся среде, вызывающая уникальные режимы сверхбыстрой электродинамики) в воздухе и газах. Мощный лазерный луч создает плазму в газовой среде путем ее ионизации, в то время как свободные электроны генерируют электромагнитное терагерцевое излучение. Повторить этот процесс с жидкостями до сих пор считалось невозможным из-за высокого поглощения, однако в своем исследовании ученые доказали обратное, подчеркнув, что жидкость даже имеет несколько преимуществ по сравнению с газом.

 

«До того как профессор Си-Чен Чжан (Xi-Cheng Zhang) не выявил терагерцевое излучение в жидкости, это считалось невозможным. Нам удалось продемонстрировать, что с точки зрения эффективности жидкостные источники, напротив, приближаются к твердотельным источникам, чаще всего используемым в наше время. Процесс облегчает тот факт, что добыть жидкость намного легче, чем, скажем, кристаллы, а ее способность выдерживать высокую энергию накачки позволяет получить лучший конечный результат», — говорит заведующий Лабораторией фемтосекундной оптики и фемтотехнологий в Университете ИТМО Антон Цыпкин.

 

Как правило, излучение генерируется за счет высвобождения свободных возбужденных электронов во время филаментации: чем больше электронов получится возбудить и ионизовать, тем мощнее будет выходное терагерцевое излучение. Число возбужденных электронов одной молекулы зависит от энергии, затрачиваемой на возбуждение среды. Несмотря на то что разница между требуемой энергией «накачки» в газе и жидкости не сильно отличается, ученых прельщает тот факт, что плотность молекул в жидкости намного выше, чем в газе. 

 

«Вместе с тем у жидкости есть и свои недостатки: например, ее значительное поглощение. Мы полагаем, что нам удастся решить этот вопрос путем оптимизации типа жидкости, формы струи, мощности насоса и некоторых других параметров. Наша цель — найти наиболее подходящие параметры для генерации излучения в разных жидкостях и разработать теоретическую модель, основанную на этих данных. Эту модель мы впоследствии планируем использовать для создания устройства, позволяющего производить различные типы терагерцевого излучения из жидкостей», — объясняет научный сотрудник Университета Рочестера Си-Чен Чжан.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 20:44
Мария Азарова

Ученые посадили мышей, больных раком, на диету с разным содержанием хлорида натрия, а затем проверяли различия в росте опухоли. Как выяснилось, у грызунов, потреблявших больше соли, наблюдалось увеличение количества бифидобактерий и иммунных клеток, атакующих новообразование.

Вчера, 13:00
Ольга Иванова

Одно из самых крупных исследований показало, что фазы Луны, вероятно, в самом деле влияют на наш сон, а зависит это от пола.

10 часов назад
Александр Березин

Согласно недавнему докладу Межправительственной группы экспертов по изменению климата, к 2100 году будет потеряно более 99% рифообразующих кораллов. Новая работа показывает неожиданный результат: все окажется совсем не так.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

15 сентября
ПНИПУ

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

Позавчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: