Физики создали механический кристалл с оптической пружиной
Международная коллаборация ученых нашла способ влиять на колебания в фотонном кристалле с помощью временных дефектов кристаллической решетки. Они показали, как можно точечно создавать дефекты с помощью света.
Фононные кристаллические мембраны — двумерные материалы, способные управлять распространением вибраций или звуковых волн. Введение дефектов в такие кристаллы, намеренное нарушение их периодической структуры, может вызывать появление управляемых изолированных форм вибрации. Обычно такие дефекты создавать сложно, долго, а убрать их из кристалла уже невозможно.
Исследователи из Канады и Швейцарии предложили новый подход к динамическому перепрограммированию механических систем — оптическую пружину, управляемую светом. Они показали принцип работы метода, создав механический кристалл с временной оптически программируемой модой. Научная работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Эта группа давно исследовала возможность использовать оптическую пружину для управления резонансом мембраны. Малый размер резонатора и оптического поля позволил предположить, что возможно значительно уменьшить область мембраны, на которую оказывают воздействие.
Ученые провели моделирование системы и обнаружили, что более крупные структуры сильнее реагируют на каждый фотон и что в принципе один фотон в оптической системе может оказывать измеримое воздействие на движение устройства сантиметрового размера.
Расчеты проверили экспериментально. Исследовали мембрану фононного кристалла в технике фотолитографии, ее размер составил 3,3 на 3,1 миллиметра. Мембрана изготовлена из нитрида кремния и выглядит как сетка гексагональной конфигурации. Затем ученые выровняли оптоволоконный резонатор — два близко расположенных среза оптоволокна — вблизи центра этой мембраны, используя высокоточные направляющие, установили всю систему на виброизолирующей платформе в ультравысоком вакууме.
После сборки и стабилизации системы ученые использовали резонатор для создания интенсивного оптического поля, которое оказывало давление на участок мембраны размером 10 нанометров, играющий роль пружины. Этот участок затрагивает ровно один шестиугольник во всей мембране.
С помощью этой оптической пружины исследователи намеренно нарушили периодический узор мембраны, создали дефект — оттянули часть кристалла из общей плоскости. Регулируя интенсивность лазера, они смогли динамически и обратимо изменять свойства этого дефекта. Расчеты экспериментально подтвердились.
Этот новый подход к механическим дефектам открыл возможности для создания перепрограммируемых механических систем. Например, массивы таких дефектов могут быть использованы для программирования волноводов, предназначенных для маршрутизации механической информации.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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
Последние комментарии