• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
25 августа, 10:11
Evgenia Vavilova
20

Физики случайно научились складывать стеклянное микрооригами

❋ 4.1

Исследователи разработали методику для сворачивания стекла в микроскопические трехмерные фотонные структуры. Физики назвали процесс фотонным оригами. Этот метод может обеспечить создание сложных оптических устройств для обработки данных, сенсорики и экспериментальной физики прямо на чипе, рядом с другими электронными компонентами.

Ученые согнули стеклянный стержень (a), создали оптический резонатор (b) для обеспечения спирального сгибания (с) и сформировали «стол» с параболическим отражателем (середина нижнего ряда) / © Tal Carmon, Tel Aviv University
Ученые согнули стеклянный стержень (a), создали оптический резонатор (b) для обеспечения спирального сгибания (с) и сформировали «стол» с параболическим отражателем (середина нижнего ряда) / © Tal Carmon, Tel Aviv University

Электроника и фотоника движутся по пути миниатюризации. Уменьшение масштабов уже работающих устройств в определенный момент приводят к тому, что ученые и инженеры вынуждены создавать объекты с атомарной точностью с помощью высоких энергий. Из-за этого становится сложным или невозможным формирование нескольких элементов рядом друг с другом — технологические процессы начинают конфликтовать, возникает риск испортить уже готовые структуры при создании последующих. 

Чтобы такого не случалось, разные части фотонных устройств можно формировать отдельно друг от друга, но это сильно усложняет производственную цепочку. Ученые ищут баланс между точностью, качеством и скоростью производства. Пока даже лучшие 3D-принтеры производят грубые трехмерные структуры, оптически неоднородные. Это делает их непригодными для высокоточных оптических систем. 

Израильские физики нашли новый метод формирования фотонных структур — фотонное оригами. Он позволяет создавать структуры длиной три миллиметра и толщиной всего полмикрона с помощью лазера. Это рекордное соотношение длины с толщиной для трехмерных объектов. Работа опубликована в журнале Optica.

Метод фотонного оригами обнаружили случайно, когда руководитель исследовательской группы Таль Кармон (Tal Carmon) из Тель-Авивского университета (Израиль) попросил аспирантку Манью Малхотру (Manya Malhotra) определить место невидимого лазерного луча на стекле, увеличивая мощность лазера до появления свечения. Стекло не только засветилось, но и сложилось. Так ученые нашли простой и неожиданный способ управления формой этого материала.

При нагреве одной стороны стекла лазером материал переходит в более жидкое состояние, а поверхностное натяжение становится сильнее гравитации. Это вызывает изгиб в точке воздействия лазера, и стекло складывается в нужную ученым фигуру. 

Фотонное оригами в действии. Светящийся полукруг — движение конца стеклянного стержня во время складывания / © Tal Carmon, Tel Aviv University

Параметры изгиба можно регулировать с точностью до 0,1 микрорадиана. Используя новый подход, исследователи смогли согнуть стеклянные пластины толщиной до десяти микрон в формы от прямого угла до спиралей. В процессе экспериментов научная группа также смогла создать вогнутые и выпуклые зеркала с поверхностью высокой гладкости, отражающей свет без искажений. 

Фотонное оригами позволило исследователям создать сверхлегкую и точную структуру с вогнутым зеркалом в форме перевернутого стола. Ученые надеются с ее помощью исследовать отклонения от ньютоновской гравитации на малых масштабах. Эти эксперименты способны пролить свет на астрономические загадки, связанные с темной материей — областью физики, в которой сегодня наблюдения систематически противоречат теоретическим предсказаниям. 

Первый автор статьи Манья Малхотра (Manya Malhotra), заметившая эффект фотонного оригами / © Tal Carmon, Tel Aviv University

Ученые говорят, что их технология может использоваться для создания микрозум-объективов, способных заменить отдельные камеры в большинстве смартфонов. С ее помощью также возможно изготовление микрофотонных компонентов, использующих свет вместо электричества, что ускорит переход к более быстрым и энергоэффективным альтернативам традиционной электронике в компьютерах. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Евгения Вавилова — научпоп автор, специализирующийся на популярной физике. Выпускница физического факультета, более 10 лет пишет о новейших открытиях в квантовой механике, астрофизике и теоретической физике. Евгения умеет объяснять сложные концепции простым языком и регулярно публикует материалы, основанные на первоисточниках — научных статьях и интервью с исследователями.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
22 августа, 10:48
ПНИПУ

К 2025 году около 30 стран приняли программы по развитию водородной энергетики, а совокупный объем инвестиций в эту область превысил 150 миллиардов долларов. Эксперты полагают, что замена дизельных авто на водородные снизит выбросы на 80-90%, а водородные самолеты способны уменьшить углеродный след на 50-75%. Но при использовании водорода в двигателях внутреннего или внешнего сгорания, происходит взаимодействие с металлом, что наиболее опасно при высоких температурах. Это может вызвать их разрушение, в результате чего возникает риск пожара или взрыва с тяжелыми последствиями для пассажиров. Ученые Пермского Политеха впервые выяснили, как водород влияет на металлы в условиях экстремальных температур (800 градусов и выше), в которых работают двигатели самолетов и машин. Это продвинет авиационную, машиностроительную и нефтегазовую отрасли в безопасном использовании водорода в качестве источника энергии.

25 августа, 07:38
Адель Романова

В поиске сигналов от внеземных цивилизаций ученые решили сосредоточиться не на целенаправленных посланиях человечеству, а на случайных «утечках информации» из межпланетного пространства гипотетической обитаемой системы. По расчетам, в определенные моменты до нас могут доходить сигналы внеземной космической связи. Кстати, благодаря «общению» Земли с марсианскими и другими зондами мы тоже постоянно невольно сообщаем о себе в глубокий космос.

22 августа, 14:45
Игорь Байдов

Ученые обнаружили косвенные доказательства существования мира размером с Землю за орбитой Нептуна. Эта гипотетическая планета отличается от предполагаемой Девятой планеты не только размером, но и гравитационным влиянием на другие объекты.

22 августа, 10:48
ПНИПУ

К 2025 году около 30 стран приняли программы по развитию водородной энергетики, а совокупный объем инвестиций в эту область превысил 150 миллиардов долларов. Эксперты полагают, что замена дизельных авто на водородные снизит выбросы на 80-90%, а водородные самолеты способны уменьшить углеродный след на 50-75%. Но при использовании водорода в двигателях внутреннего или внешнего сгорания, происходит взаимодействие с металлом, что наиболее опасно при высоких температурах. Это может вызвать их разрушение, в результате чего возникает риск пожара или взрыва с тяжелыми последствиями для пассажиров. Ученые Пермского Политеха впервые выяснили, как водород влияет на металлы в условиях экстремальных температур (800 градусов и выше), в которых работают двигатели самолетов и машин. Это продвинет авиационную, машиностроительную и нефтегазовую отрасли в безопасном использовании водорода в качестве источника энергии.

22 августа, 14:45
Игорь Байдов

Ученые обнаружили косвенные доказательства существования мира размером с Землю за орбитой Нептуна. Эта гипотетическая планета отличается от предполагаемой Девятой планеты не только размером, но и гравитационным влиянием на другие объекты.

22 августа, 13:09
Юлия Трепалина

Большие кошки (Pantherinae) обычно охотятся на животных своего или меньшего размера. У снежных барсов, как выяснилось, другие предпочтения. Новое исследование показало, что ирбисы чаще нападают на взрослых горных козлов, которые как минимум вдвое превосходят хищников в весе. Ученые объяснили, с чем может быть связан такой выбор добычи.

6 августа, 20:59
Татьяна Пичугина

Примерно 12 800 лет назад в Северном полушарии началось резкое изменение климата, которое сопровождалось вымиранием мегафауны и угасанием культуры Кловис. Такое могло произойти, например, из-за прорыва пресных вод в Атлантику или мощного вулканического извержения. Несколько лет назад ученые обнаружили места на суше с повышенным содержанием элементов платиновой группы, прослоями угля, микрочастицами расплава. По их мнению, это может быть признаком пребывания Земли в потоке обломков кометы или астероида. В новой работе впервые представлены доказательства кометного события в позднем дриасе из морских осадочных толщ.

30 июля, 08:08
Редакция Naked Science

Возраст находок — около 5500 лет, они лежат во множестве круглых ям, чьи стены укреплены кирпичом. Среди обнаруженных орудий из кремня есть и сотни неиспользованных, которые могут быть ритуальным подношением богам.

31 июля, 08:28
Полина Меньшова

Гостингом (от английского «призрак») называют ситуацию, когда человек прекращает общение или отношения, «пропадая с радаров» без объяснения причин. Исследователи из США сымитировали такое поведение, а затем проанализировали реакцию людей на него.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
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