Новый микроскоп может разглядеть ориентацию молекул


Ориентация актиновых нитей в клетках кожи человека — снимок сделан новым микроскопом.
Ориентация актиновых нитей в клетках кожи человека — снимок сделан новым микроскопом.

Учёные из Лаборатории биологии моря (Marine Biological Laboratory), Дартмутского колледжа (Dartmouth College) и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл (University of North Carolina at Chapel Hill) создали новый микроскоп, который позволяет определить положение в пространстве и ориентацию отдельных молекул в живых клетках. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of National Academy of Sciences.

«Все клеточные функции направлены, — объясняет ведущий автор исследования Шалин Мехта (Shalin Mehta) — К примеру, клетки движутся в определённом направлении или разделяются на определённом участке и располагаются так, чтобы дочерние клетки были нужного размера. Это направление задаётся наномасштабным выравниванием молекул в клетках, и новый микроскоп может его зарегистрировать».
(далее…)

Создана самая тонкая в мире линза


Сверхтонкая линза из дисульфида молибдена.
Соавторы работы Юэжуй «Ларри» Лу (Yuerui «Larry» Lu) (слева) и Цзюн Ян (Jiong Yang). На экран выведено изображение миниатюрной линзы.

Исследователи из Австралии и США сообщили о создании самой тонкой в мире линзы. Созданная из дисульфида молибдена линза в восемь раз тоньше существующего аналога и в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Результаты работы могут оказаться востребованными при создании гибких дисплеев и сверхминиатюрных камер.

Сотрудники Австралийского национального университета (The Australian National University) в Канберре вместе с коллегами из Висконсинского университета в Мадисоне (University of Wisconsin—Madison) использовали однослойный дисульфид молибдена (MoS2) для создания линзы толщиной всего 6,3 нм, что составляет всего девять атомарных слоёв. Это примерно в 15 000 раз меньше, чем характерная толщина человеческого волоса (100 мкм).

До этого рекорд принадлежал 50-нанометровой линзе из метаматериала, представляющего собой массив золотых наностолбиков. Дисульфид молибдена относится к халькогенидным стёклам, которые обладают электронными свойствами, позволяющими широко использовать их в высокотехнологичных компонентах. (далее…)

Deep Optics привлекла 4 млн долларов инвестиций в проект разработки мультифокальных очков


Deep Optics
Deep Optics основан израильскими экспертами в физической оптике и системах обработки изображений.

Израильский стартап Deep Optics, разработавший технологию мультифокальных очков, в рамках инвестиционного раунда A привлёк 4 млн долларов США. В число стратегических инвесторов компании вошла специализирующаяся на офтальмологической оптике компания Essilor. В планы Deep Optics входит не только создание универсальных очков для страдающих дальнозоркостью, но и иные приложения, реализующие технологию адаптивных электронных линз.

В течение трёх последних лет стартап ведёт разработку адаптивных очков, которые смогут сделать более комфортабельной жизнь людей, страдающих от возрастной дальнозоркости. Проект основывается на созданной компанией жидкокристаллической линзе, впервые обеспечивающей одновременно высокое разрешение и достаточную прозрачность.

Пресбиопия, или старческая дальнозоркость, возникает в результате естественного старения глаз. С возрастом глазу становится всё сложнее фокусироваться на близких объектах. Первые признаки пресбиопии возникают обычно на пятом десятке лет. По разным оценкам, в настоящее время от этого недуга страдает от одного до двух миллиардов жителей планеты.

При данном расстройстве зрения требуется разное корректирующее воздействие для работы с объектами, которые находятся на разном расстоянии от глаз. Чем меньше расстояние, на которое нужно сфокусироваться, тем больше диоптрий должно быть у линз. На практике применяются либо несколько пар очков с разной оптической силой, либо очки с прогрессивными линзами, у которых разные сегменты имеют разную оптическую силу.

Использование очков с прогрессивными линзами более удобно при постоянном переключении зрения на разные расстояния, однако для каждой дистанции они создают ограниченный сектор обзора. Кроме того, на границах этих секторов возникают оптические искажения. В результате, чтобы направить взгляд на нужную точку, людям приходится поворачивать голову целиком вместо того, чтобы перемещать лишь глаза. (далее…)

Создано оптоволокно с рекордным диапазоном прозрачности


Суперконтинуум
Фотонно-кристаллическое оптическое волокно генерирует суперконтинуум — свет со сверхшироким спектром в диапазоне от глубокого ультрафиолетового до среднего инфракрасного диапазона.

Сотрудники Института физики света общества Макса Планка создали оптическое волокно с уникальными свойствами. Диапазон длин волн, в котором оптоволокно способно передавать свет, простирается от ультрафиолетового до среднего инфракрасного и является самым широким, достигнутым на данный момент. Кроме того, созданное волокно, благодаря возникновению в нём суперконтинуума, преобразует инфракрасный свет в широкополосное излучение с относительно равномерной амплитудой во всём диапазоне.

В то время как обычное оптическое волокно имеет несколько окон прозрачности в инфракрасной области спектра, кристаллическое оптоволокно на основе кварца прозрачно в широком диапазоне — от фиолетового света с длиной волны 380 нм до ближнего инфракрасного диапазона (2500 нм). Однако попытки расширить диапазон в сторону коротких длин волн к успеху пока не привели: при облучении ультрафиолетом оптическое волокно, полученное методом плавления кварца, быстро начинает искажать цвета, проявляя эффект соляризации. (далее…)

Создан материал, меняющий цвет при деформации


Дисплей на основе метаструктур
Схематическое изображение дисплея на основе гибкой мембраны с внедрёнными метаструктурами. Дисплей состоит из отдельных пикселов определённого цвета. Каждый пиксел состоит из высококонтрастных метаструктур (high-contrast metastructure, HCM) с наноразмерными характеристиками, что делает дисплей очень гибким и устойчивым к деформации.

В Университете Калифорнии в Беркли разработан материал, способный менять цвет при растяжении. Гибкая лента плавно изменяет свой цвет при упругой деформации. Технология, обеспечивающая высокую контрастность и устойчивость к деформациям, может найти применение в различных областях: от строительства до военного дела.

Традиционный механизм создания цвета для материала подразумевает поглощение определённых длин волн видимого спектра. Отражённый или переизлучённый свет формирует видимый цвет поверхности. Однако это не единственный возможный способ формирования цвета. В последнее время изучается иной подход, подразумевающий конструирование заданного цвета без использования химических красителей или пигментов. Вместо того чтобы контролировать состав материала поверхности, можно формировать её свойства в наномасштабе так, чтобы структура поверхности определяла, будет отражаться или поглощаться свет с той или иной длиной волны.

Подобный тип «структурного света» не очень широко распространён в природе, однако он используется некоторыми насекомыми: бабочками и жуками — придавая им особенно яркие радужные цвета. (далее…)

Корпускулярные и волновые свойства света впервые наблюдались одновременно


Экспериментальная установка
Экспериментальная установка.

Дуальная корпускулярно-волновая природа света принята научным сообществом на протяжении последних 110 лет — после публикации в 1905 году знаменитой работы Альберта Эйнштейна, объясняющей фотоэффект. Однако только сейчас другим швейцарским учёным удалось получить изображение света, проявляющего себя одновременно и как волна, и как частица. Ранее удавалось зафиксировать только одно из возможных проявлений природы света в определённый момент времени.

Исследовательская группа из Федеральной политехнической школы Лозанны во главе с Фабрицио Карбоне (Fabrizio Carbone) провела эксперимент, в котором для визуализации света использовались электроны. Благодаря оригинальной методике физики впервые в мире смогли зафиксировать на одном снимке, как свет одновременно ведёт себя как волна, и как поток частиц.

Для эксперимента использовался металлический нанопровод, на который был направлен лазерный луч. Луч возбуждает носители заряда в нанопроводе, и они начинают вибрировать. Свет при этом движется вдоль провода в двух возможных направлениях, подобно машинам на трассе. Когда волны, движущиеся в противоположных направлениях, встречаются, они суммируются и образуют новую — стоячую — волну. Эта стоячая волна становится источником света, который был зафиксирован сотрудниками ФПШЛ. (далее…)

Разработан миниатюрный источник инфракрасного света для газоанализаторов


Гребёнка оптических частот
Широкополосная гребёнка оптических частот в диапазоне от 2,1 до 3,5 нм. Шаг частот составляет 127 ГГц, оптическая мощность — 150 мВт.

Воспользовавшись своими наработками в области кремниевой оптики, инженеры Корнелльского университета (США) создали миниатюрный источник света в среднем инфракрасном диапазоне. Умещающийся на миллиметровом кремниевом чипе, в задачах детектирования газов он способен заменить массивный стационарный лазер. Это изобретение может быть использовано для создания высокочувствительных портативных датчиков, применяемых для самых различных задач, от исследования атмосферы до спасательных миссий.

В настоящее время наиболее распространённым методом анализа газов является оптическая спектроскопия. Она позволяет распознавать молекулы газа путём определения их линий поглощения. При облучении газа светом происходит поглощение излучения на определённых частотах, уникальных для каждого вещества. Этот метод требует излучения в широком диапазоне, которое, как правило, создаётся массивным лабораторным лазером. (далее…)

Плоская линза корректирует хроматические аберрации


Исследовательская группа Капассо
Исследовательская группа во главе с Федерико Капассо (в центре) представляет идеальную тонкую линзу; 2012 год.

Сверхтонкая линза, обладающая свойствами апохромата, создана учёными Гарвардской школы машиностроения и прикладных наук. Благодаря особой конфигурации поверхности, линза способна фокусировать в одной точке лучи света с тремя различными длинами волн. Линза также избавлена от ещё одного недостатка традиционных оптических систем — сферической аберрации.

Нынешняя разработка представляет собой дальнейшее развитие технологии, впервые представленной той же командой из Гарварда во главе с Федерико Капассо (Federico Capasso). В 2012 году физике продемонстрировали плоскую линзу, которая способна фокусировать свет и избавлена от сферической аберрации. Преломление осуществлялось благодаря расположенным на поверхности линзы антеннам нанометрового масштаба. (далее…)

Контактные линзы с переменным фокусным расстоянием


Телескопическая контактная линза
Контактная линза с функцией увеличения изображения («зумом»).

В течение последних нескольких лет были обнародованы результаты несколько интересных разработок, связанных с контактными линзами. Учёным удалось значительно продвинуться в создании «умных» контактных линз для диабетиков, которые способны следить за уровнем глюкозы, а «Гугл» даже разработал линзы со встроенной камерой. Теперь же исследователи из Швейцарии сообщили о создании контактных линз, которые могут увеличивать изображение.

Разработка была представлена Эриком Трамбле (Eric Tremblay) из Швейцарской высшей технической школы Лозанны на ежегодной встрече Американской ассоциации содействия развитию науки (American Association for the Advancement of Science, AAAS) в Сан-Хосе. Созданная система улучшения зрения, первая в своём роде, состоит из набора телескопических линз и «умных стёкол», которые способны различать моргание и подмигивание. Последняя особенность даёт возможность пользователям легко переключаться в режим увеличения и обратно. (далее…)

Оптическое беспроводное соединение на скорости 224 Гбит/с


Экспериментальная установка
Экспериментальная установка.

Физики из Великобритании разработали систему беспроводной передачи данных с помощью света, предназначенную для использования в помещениях и призванную конкурировать с технологией Wi-Fi. Скорость передачи информации превышает 100 терабит в секунду, что на порядки превосходит возможности традиционных беспроводных сетей.

В современном мире информация передаётся в основном с помощью света — оптоволокно с терабитной пропускной способностью опоясывает весь мир, и стационарные компьютеры, как правило, тоже подключены к оптоволокну. И если 10—20 лет назад «последней милей», на которой скорость передачи данных резко падает, были каналы связи между пользователем и провайдером, то сейчас в этой роли выступают локальные беспроводные сети. Обладая в целом удовлетворительной пропускной способностью, они всё же обеспечивают скорость передачи на порядки ниже, чем оптоволокно. (далее…)

Цветные фильтры на основе ультратонких серебряных плёнок


Образцы ультратонких фильтров
Фотография цветных фильтров большой площади: синий, голубой, зелёный, оранжевый, тёмно-красный.

Исследователи из Северо-Западного университета, штат Иллинойс, США, разработали технологию, позволяющую получать из серебра любой цвет радуги. Метод является простой, быстрой и недорогой альтернативой для производства цветных фильтров, используемых в электронных дисплеях.

«Наша методика не требует дорогих способов нанопроизводства или множества расходных материалов», — комментирует Корай Айдын (Koray Aydın), доцент Школы машиноведения и прикладных наук Маккормика при университете. — «Процесс занимает всего лишь около получаса». (далее…)

Поляризации света придали форму ленты Мёбиуса


Световое поле в ленте Мёбиуса
Картина поляризаций, полученная методом численного моделирования (сверху) и экспериментально (снизу).

Группе физиков из Германии, Канады, Италии и США удалось добиться необычного состояния луча света. В проведённом эксперименте они смогли закрутить локальную поляризацию подобно листу Мёбиуса — топологической фигуре с единственной поверхностью.

У плоского луча когерентной волны вектор электрического поля в каждый момент времени постоянен по всему фронту волны. Если рассматривать его поведение в определённой точке, окажется, что направление поля либо колеблется в постоянной плоскости, и это пример линейной поляризации, либо описывает эллипс (в частном случае — правильную окружность), и тогда имеет место круговая поляризация. Но для всего фронта характер колебаний одинаков, как и направление плоскости или большой полуоси эллипса. (далее…)