Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'laser' .
Znaleziono 113 wyników
-
W Nature Photonics ukazał się artykuł, którego autorzy opisują, w jaki sposób zbudowali laser z pojedynczej żywej komórki. Prace nad nim rozpoczęły się od stworzenia komórki produkującej emitujące światło proteiny. Po oświetleniu komórki niebieskim światłem rozpoczęła ona emisję skoncentrowanej wiązki światła zielonego. Zwykle lasery produkuje się z materii nieożywionej. Malte Gather i Seok Hyun Yun z Wellman Center for Phodomedicine stworzyli pierwszy laser z organizmu żywego. Jako medium, dzięki któremu zachodzi emisja, wykorzystali białko zielonej fluoroscencji (GFP). To bardzo dobrze poznana molekuła, po raz pierwszy otrzymana z meduz. Teraz komórki ludzkich nerek zmieniono tak, by produkowały GFP. Takie komórki umieszczano pomiędzy miniaturowymi lustrami, które działały jak wnęka rezonansowa i światło odbijało się między nimi wielokrotnie przelatując przez komórkę. Komórki były żywe podczas eksperymentu jak i po jego zakończeniu. To z kolei pozwoliło uczonym stwierdzić, że nowy laser jest w stanie sam się naprawić. Jeśli bowiem GFP ulegnie zniszczeniu, komórka wyprodukuje nową molekułę. Nowy laser znajdzie szerokie zastosowania. Od badań procesów wewnątrzkomórkowych po obrazowanie medyczne i terapię. Specjaliści zastanawiają się, w jaki sposób dostarczyć światło laserowe do głębokich warstw tkanek. Dzięki nowemu podejściu możemy rozwiązać ten problem zmieniając samą tkankę w laser - mówią autorzy badań.
-
Niemieccy naukowcy z Instytutu Technologii w Karlsruhe przesłali w promieniu lasera dane z prędkością 26 terabitów na sekundę i skutecznie je rozkodowali. Sukces zespołu profesora Jürga Leutholda był możliwy dzięki opracowaniu nowej metody rozkodowywania danych. Opto-elektryczna metoda polega na rozbiciu danych optycznych na strumienie tak, by ilość informacji trafiająca do dekodera była bardziej uporządkowana. Jest to konieczne, gdyż nie istnieją elektryczne dekodery zdolne do pracy z częstotliwością 26 terabitów na sekundę. Zespół Leutholda zastosował używaną w komunikacji mobilnej technikę OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), metodę polegającą na jednoczesnej transmisji wielu strumieni danych w ortogonalnych częstotliwościach. Bazuje ona na szybkich transformacjach Fouriera. Wyzwaniem było zwiększenie prędkości całego procesu nie o 1000, ale o niemal milion, by osiągnąć prędkość przetwarzania danych rzędu 26 terabitów na sekundę. Decydujące okazało się zaimplementowanie matematycznego wzorca w optyce - mówi Leuthold. Uzyskane przez nas wyniki pokazują, że nie przekroczyliśmy jeszcze fizycznej granicy transferu danych - dodaje uczony. Kilka lat temu osiągnięcie prędkości 26 Tb/s było uważane za utopię, nawet jeśli mówiono o wykorzystaniu systemów z wieloma laserami. Nie istniał żaden przykład takiej transmisji. Przesyłając 26 terabitów na sekundę można jednocześnie obsłużyć do 400 milionów połączeń telefonicznych. Wówczas nikt nie potrzebował tak szybkich transmisji. Teraz sytuacja jest inna - mówi. Rosnący popyt na transmisję wideo powoduje, że konieczne jest stosowanie łączy o coraz większej przepustowości. Układane są pierwsze kable pozwalające na przesyłanie 100 gigabitów na sekundę, a naukowcy w wielu instytucjach badawczych skupiają się nad rozwojem technologii pozwalających przesłać od 400 Gb/s do 1 Tb/s. Profesor Wolfgang Freude, współautor badań, zauważa, że inny zespół zaprezentował już transmisję rzędu 100 Tb/s. Problem w tym, że oni nie użyli jednego, ale 370 laserów. To niezwykle kosztowne przedsięwzięcie. Jeśli wyobrazimy sobie taki system, będzie on zajmował wielkie szafy i zużywał kilowaty energii - mówi. Tymczasem Niemcy przesłali 26 terabitów w ciągu sekundy za pomocą jednego lasera, korzystając z optycznego grzebienia częstości. Jest to taki rodzaj promienia, którego widmo składa się z wielu równoodległych częstości. W ten sposób pracuje laser femtosekundowy, który ma szerokie widmo. Transformacje Fouriera pozwalają na wydzielenie różnych kolorów z promienia lasera na podstawie czasu przybycia do celu różnych jego części. Niemcy optycznie rozdzielili różne kolory, a następnie połączyli je w dekoderze. W ten sposób lepiej zorganizowano dane, które przybywają w różnym czasie, co pozwoliło na ich efektywne dekodowanie. System opracowany w Karlsruhe może zostać zintegrowany w układzie scalonym, co w przyszłości umożliwi jego praktyczne wykorzystanie.
-
Inżynierowie ze Stanford University wyprodukowali półprzewodnikowy laser w skali nano, który działa szybciej i jest bardziej energooszczędny niż jakiekolwiek inne urządzenie tego typu. Obecnie wykorzystywane obwody elektryczne, które służą do przesyłania danych, wymagają dużych ilości energii na każdy bit i są relatywnie powolne - mówi profesor Jelena Vuckovic, której zespół stworzył nowy laser. Vuckovic i jej grupa współpracują z zespołami naukowców Jamesa Harrisa ze Stanford oraz Gary'ego Shambata z University of California Berkeley nad laserami z kryształem fotonicznym. Takie urządzenia są bardzo małe, działają szybko i zużywają niewiele energii. Stworzyliśmy nadajnik danych optycznych - laser - który wykorzystuje 1000-krotnie mniej energii i jest 10-krotnie szybszy od najlepszych dostępnych komercyjnie laserów. Co więcej, sądzimy, że uda się go udoskonalić - informuje Vuckovic. Inni naukowcy pracują nad podobnymi rozwiązaniami, ale najlepszy laser, jaki udało się uzyskać, wymagał do pracy innego lasera, dostarczającego mu (pompującego) energię. Potrzebujemy lasera pompowanego elektrycznością, nie światłem - mówi uczona ze Stanforda. Tymczasem tego typu urządzenia z kryształem fotonicznym były dotychczas trudne w produkcji i mało wydajne, co uniemożliwiało ich skomercjalizowanie. Tymczasem zespół Vukovic stworzył łatwy w produkcji i bardzo wydajny laser z kryształem fotonicznym. Prace nad nim rozpoczęły się od wyhodowania plastra z arsenku galu za pomocą natryskiwania na podłoże poszczególnych warstw molekuł. Co jakiś czas arsenek galu zastępowano trzema warstwami arsenku indu. Ten materiał tworzył na arsenku galu kwantowe kropki. Całość miała w sumie grubość 220 nanometrów. Następnie powierzchnia plastra została wzbogacona jonami. Z jednej strony były to jony krzemu, z drugiej - berylu. „Wysepki" jonów są dobrze widoczne na powierzchni, ale się ze sobą nie stykają. Pozwalają jednak precyzyjnie sterować przepływem prądu, skupiając ładunki w pożądanym miejscu i zwiększając efektywność lasera. Na koniec tak przygotowany plaster jest precyzyjnie „dziurawiony" za pomocą okrągłych otworów układających się w kształt plastra miodu. Pozycja i rozmiary otworów są niezwykle istotne dla poprawnego działania urządzenia. Otwory są niemal idealnie okrągłe z gładkimi wewnętrznymi ścianami i są bardzo ważne dla funkcjonowania lasera. Działają jak zespół luster odbijających fotony w kierunku centrum lasera - mówi Vuckovic. Tak skonstruowany laser jest w stanie wysłać to 100 miliardów impulsów w ciągu sekundy, a każdy z nich może oznaczać jeden bit. Uczeni stworzyli też odbiornik i połączyli go z laserem za pomocą cienkich łączy optycznych. W pojedynczej warstwie można zmieścić setki optycznych nadajników i odbiorników, które można połączyć łączami optycznymi i umieścić na jednym układzie scalonym. Na razie najpoważniejszą przeszkodą na drodze do zastosowania lasera Vuckovic jest temperatura, jakiej wymaga do pracy. Wynosi ona bowiem zaledwie 150 kelwinów (-123 stopnie Celsjusza). Dzięki ulepszeniu procesu produkcyjnego możemy stworzyć laser, który pracuje w temperaturze pokojowej, a jednocześnie jest nadal około 1000-krotnie bardziej energooszczędny od współczesnych technologii - mówi Vuckovic.
-
Japończycy stworzyli laserowy system zapłonowy dla samochodów, dzięki któremu nie tylko zaoszczędzimy benzynę, ale zmniejszymy też emisję tlenków azotu - głównego składnika smogu. Nowy zapłon zbudowany jest z ceramiki, zatem można go tanio produkować w dużych ilościach. W obecnie stosowanym zapłonie iskrowym wykorzystuje się wysokie napięcie i iskrę przeskakującą pomiędzy dwoma elektrodami. Iskra zapala mieszankę paliwowo-powietrzną. Produktem spalania mieszanki są tlenki azotu. Można co prawda zmienić skład mieszanki tak, by do środowiska trafiało mniej NOx, jednak taka mieszanka zawiera mniej paliwa, a zatem do jej zapalenia konieczne jest wykorzystanie wyższego napięcia. Niestety, iskry powstające dzięki wyższemu napięciu prowadzą do szybkiego zużywania się elektrod, cała konstrukcja jest zatem niepraktyczna. Tymczasem lasery, zapalające mieszankę dzięki skoncentrowanej energii optycznej, nie zawierają elektrod, zatem nie dochodzi do ich korozji. Takunori Taira z japońskiego Narodowego Instytutu Nauk Naturalnych wymienia kolejną zaletę laserów. Urządzenia takie poprawiają też efektywność silnika. Konwencjonalne świece zapłonowe umieszczone są na cylindrach i zapalają mieszankę gdy ta zajdzie się blisko nich. Jednak zimne metalowe elektrody oraz ściany cylindra błyskawicznie absorbują ciepło powstałe podczas eksplozji mieszanki, tłumiąc płomień gdy tylko powstanie. Taira mówi, że lasery można wycelować w środek mieszanki, zapalając ją od wewnątrz, dzięki czemu gazy będą rozprzestrzeniały się symetrycznie, a proces taki będzie przebiegał nawet trzykrotnie szybciej niż w konwencjonalnych rozwiązaniach. Ponadto lasery wyzwalają energię w ciągu nanosekund, podczas gdy świecom zajmuje to milisekundy. „Odpowiednie dobranie czasu i szybkie spalanie są bardzo ważne. Im bardziej precyzyjny wybór momentu zapłonu, tym bardziej efektywne spalanie i lepsza ekonomia silnika" - mówi Taira. Dotychczas zaprzęgnięcie laserów do tego typu zadania było niemożliwe, gdyż musiałyby one skupić światło o mocy około 100 gigawatow na centymetr kwadratowy i wysyłać je w krótkich impulsach o energii większej niż 10 milidżuli każdy. Takie wymagania spełniały duże ciężkie lasery z laboratoriów naukowych. Japończycy poradzili sobie z tym problemem budując kompozytowy laser z ceramiki. Powstały one dzięki podgrzaniu ceramicznego proszku, przez co powstała przezroczysta struktura w której umieszczono jony metali. Japońskie lasery zbudowane są z dwóch segmentów składających się z itru, aluminium i galu. Jeden z segmentów wzbogacono neodymem, a drugi chromem. Laser ma jedynie 9 milimetrów średnicy i 11 milimetrów długości. Emituje on dwie wiązki światła, które jednocześnie zapalają mieszankę w dwóch miejscach. Dzięki temu pali się ona szybciej i bardziej równomiernie niż mieszanka zapalana w jednym miejscu. Zespół Tairy współpracuje obecnie z należącą do Toyoty DENSO Corporation. Celem współpracy jest stworzenie lasera emitującego trzy wiązki światła.
-
Uczonym po raz pierwszy udało się udowodnić, że atomy mogą być przemieszczane w promieniu lasera i mają wówczas takie same właściwości, jak światło w światłowodach. Osiągnięcie specjalistów z Australia National University będzie miało znacznie przy budowie urządzeń kwantowych, wymagających do pracy użycia sterowalnych fal materii. Takimi urządzeniami będą np. atomowe interferometry, wykorzystywane do pomiaru pola grawitacyjnego Ziemi. Światłowód może przewodzić wiele modów światła, które nakładają się na siebie, tworząc charakterystyczny wzorzec. Udowodniliśmy, że gdy atomy w komorze próżniowej są przemieszczane w promieniu lasera, również i one tworzą wzorce - mówi profesor Ken Baldwin. Jego zespół uwięził chmurę zimnych atomów helu, a następnie poddał je działaniu promienia lasera, który biegł aż do urządzenia obrazującego. Następnie stopniowo zmniejszano intensywność światła, aż do pojawienia się wzorca. Potem ochłodziliśmy atomy tak, że zaczęły zachowywać się bardziej jak fala niż jak cząsteczka i utworzyły kondensat Bosego-Einsteina. Gdy kondensat został wprowadzony do światła lasera, wzorzec zanikł, co dowodzi, że przetransportowaliśmy jeden tryb - pojedynczą falę kwantową - mówi doktor Andrew Truscott. Uczeni dowiedli, że mierząc czas, w jakim atomy przybywają do systemu obrazowania są w stanie odróżnić tryb wielomodowy (powstawania wzorca) od jednomodowego. Pomiary promienia wielomodowego pokazały, że atomy przybywają w grupach, jako wynik interferencji. Jednak jako, że kondensat Bosego-Einsteina zawiera tylko jeden tryb kwantowy, bez żadnej interferencji, gdy go przemieściliśmy również jej nie zaobserwowaliśmy - dodaje Truscott. Dowiedliśmy zatem, że atomy mogą być przemieszczane w promieniu światła i mogą mieć wówczas takie same właściwości jak światło poruszające się w światłowodzie - mówi doktor Mattias Johnsson, twórca modelu teoretycznego do opisanych badań.
-
Profesor John Badding i jego zespół z Penn State University stworzyli pierwszy światłowód wykorzystujący selenek cynku. Materiał ten pozwala na bardziej efektywne i swobodne manipulowanie światłem. Wdrożenie nowej technologii umożliwi udoskonalenie laserów, czujników i światłowodów. Badding wyjaśnia, że możliwości światłowodów zawsze były ograniczone przez stosowane do ich produkcji szkło krzemionkowe. Szkło ma przypadkowo ułożone atomy. W przeciwieństwie do niego w substancjach krystalicznych, takich jak selenek cynku, atomy są uporządkowane. To pozwala na transport światła o większych długościach fali, szczególnie w średnich zakresach podczerwieni - mówi naukowiec. Ponadto, w przeciwieństwie do szkła, selenek cynku jest samoistnym półprzewodnikiem. Od dawna wiemy, że to użyteczny półprzewodnik, który umożliwia takie manipulowanie światłem, na jakie nie można sobie pozwolić w przypadku krzemionki. Problemem jednak było uzyskanie z tego półprzewodnika włókien. Nikomu wcześniej się to nie udało - stwierdza Badding. Jego zespół wykorzystał nowatorską metodę osadzania wysokociśnieniowego, opracowaną przez studenta Justina Sparksa z Wydziału Chemii. Naukowcy osadzili selenek cynku w szklanych rdzeniach światłowodu. Osadzanie wysokociśnieniowe to wyjątkowa technologia, która pozwoliła na uformowanie długich, cienkich rdzeni z włókien selenku cynku - podkreślił profesor Badding. Testy przeprowadzone na nowych światłowodach wykazały, że charakteryzują się one dwiema bardzo interesującymi cechami. Po pierwsze, bardziej efektywnie zamieniają jeden kolor światła w inny. Tradycyjne światłowody nie zawsze pozwalają na uzyskanie wymaganych kolorów. Selenek cynku, dzięki zjawisku nielinearnej konwersji częstotliwości, pozwala na znacznie bardziej swobodne manipulowanie kolorami. Po drugie, nowe włókno jest bardziej wszechstronne, gdyż umożliwia efektywne transportowanie dłuższej fali elektromagnetycznej. To pozwoli na znaczne udoskonalenie laserów. Na przykład wojsko używa obecnie technologii Lidar wykorzystującej fale o długości od 2 do 2,5 mikrona. Urządzenie działające w średnich wartościach podczerwieni, powyżej 5 mikronów, byłoby bardziej dokładne. Nasze włókna mogą transportować światło o długości fali do 15 mikronów - wyjaśnia Badding. Lidar stosowany jest też do badania zanieczyszczeń powietrza, jego udoskonalenie pozwoli zatem na dokładniejsze określanie jego składu.
-
Na Princeton University powstał nowy typ czujnika, dzięki któremu możliwa będzie ocena stanu budynków czy mostów. Badanie zmian zachodzących w budowlach i wykrywanie pojawiających się uszkodzeń to bardzo ważne, a jednocześnie niełatwe zadanie. Sigurd Wagner i Patrick Gorrn postanowili wykorzystać laser, organiczne związki chemiczne i elastyczny polimer do stworzenia "skóry", którą można pokryć budowlę. Sprawdzając stan pokrycia można będzie oceniać zmiany zachodzące w samej budowli. Ich pomysł polega na użyciu poli(dimetylosiloksanu), którzy przygotowano tak, by miał falistą strukturę. Na jej powierzchnię nanosi się płynną mieszaninę molekuł organicznych. Gdy całość oświetlimy laserem ultrafioletowym, emitowane jest światło o konkretnej długości fali. W tym wypadku jest to widzialne czerwone światło. Jednak wszelkie zmiany na powierzchni "skóry", jej rozciągnięcie czy ścieśnienie, powodują zmianę długości fali emitowanego światła. Eksperymenty wykazały, że już ściśnięcie gumy o 2,2% prowadzi do zmian, które są wykrywane przez specjalne czujniki. Te potrafią zauważyć różnice sięgające zaledwie 5 nanometrów w długości fali. To bardzo dokładna metoda i jest to jej główna zaleta. W wielu przypadkach dochodzi bowiem do nieznacznych zmian struktury, które nie muszą objawiać się widocznymi uszkodzeniami. Te czujniki pozwalają zanotować takie zmiany - mówi Wagner. Dodatkową zaletą nowej metody jest możliwość sprawdzania zdrowia "skóry" z pewnej odległości oraz uniknięcie konieczności prowadzenia okablowania. Technologia z Princeton znajduje się obecnie w fazie eksperymentalnej. Uczeni szukają teraz jak najlepszych molekuł emitujących światło oraz metod ich umieszczania na PDMS. Wiemy, jak prowadzić eksperymenty. Ale nie znaleźliśmy jeszcze magicznej formuły - zauważył Wagner.
-
W 50 lat po powstaniu lasera naukowcom z Yale University udało się zbudować pierwszy w historii antylaser. To urządzenie, w którym dochodzi do interferencji pomiędzy dwiema wiązkami światła w taki sposób, że idealnie się znoszą. Odkrycie przeciera drogę do powstania olbrzymiej liczby nowych technologii i postępu w wielu dziedzinach od optoelektroniki po radiologię. Już niemal przed rokiem fizyk z Yale A. Douglas Stone wraz z zespołem opublikowali teorię dotyczącą budowy antylasera, dowodząc, że można go stworzyć na bazie krzemu. Jednak dopiero teraz, po połączeniu sił z grupą pracującą pod kierunkiem Hui Cao udało się zbudować postulowany antylaser. Urządzenie nazwano doskonałym pochłaniaczem koherencyjnym (coherent perfect absorber - CPA). Naukowcy skupili we wnęce zawierającej plaster krzemu dwie wiązki laserowe o konkretnej częstotliwości. Krzem zadziałał jak "medium utraty", idealnie zestrajając wiązki tak, że zostały uwięzione we wnęce i odbijały się w niej tak długo, aż zostały zaabsorbowane i zamienione w ciepło. Stone uważa, że CPA będzie można w przyszłości wykorzystywać w roli optycznych przełączników, detektorów i innych komponentów komputerów optycznych. Uczony uważa również, że jego wynalazek trafi do radiologii, gdyż możliwe będzie dostrojenie go do konkretnej emisji elektromagnetycznej z wybranych regionów ciała i obrazowanie tkanek, które obecnie są niewidoczne. Teoretycznie CPA jest w stanie zaabsorbować 99,999% światła. Obecnie urządzenie absorbuje 99,4%, jednak jest to spowodowane ograniczeniami laboratoryjnymi i faktem, iż zbudowano na razie prototypowe urządzenie. Pierwsze CPA ma długość 1 centymetra, ale symulacje komputerowe dowodzą, iż możliwe jest zbudowanie antylasera o wielkości zaledwie 6 mikrometrów.
-
Inżynierom z University of California, Berkeley, udało się wyhodować lasery bezpośrednio na krzemowym podłożu. Daje to nadzieję na postęp w krzemowej fotonice i zbudowanie szybszych, bardziej wydajnych procesorów, czujników biochemicznych czy układów optoelektronicznych. Krzem, stanowiący podstawę współczesnej elektroniki, nie nadaje się do generowania światła. Dlatego też specjaliści korzystają z innych półprzewodników do budowy komponentów optycznych. Problem jednak w tym, że ich łączenie z krzemem jest bardzo trudne. Próby hodowania warstw półprzewodników z grup III-V tablicy okresowej na krzemie to jak próby łączenia niepasujących do siebie puzzli. Można to zrobić ale materiał zostaje uszkodzony - mówi jeden z autorów najnowszych badań, Roger Chen. Uczonym z Berkeley udało się pokonać przeszkody i wyhodowali na krzemowym podłożu nanokolumny z arsenku indowo-galowego. Dokonali tego w stosunkowo niskiej temperaturze 400 stopni Celsjusza, a ich proces jest skalowalny. Wcześniejsze metody wymagały użycia temperatury powyżej 700 stopni co uszkadzało materiał i nie pozwalały na swobodne skalowanie. Kalifornijscy naukowcy użyli techniki metalowo-organicznego osadzania z fazy gazowej. Technikę tę można potencjalnie wykorzystać w skali masowej, gdyż podobne metody są używane do przemysłowej produkcji baterii słonecznych czy LED-ów - mówi profesor Connie Chang-Hasnain. Po wyhodowaniu nanokolumn uczeni dowiedli, że są one zdolne do generowania w temperaturze pokojowej światła podczerwonego o długości fali około 950 nanometrów.
-
Wykonywane w przyszłości biopsje mogą być bezbolesne i nieinwazyjne, a wszystko dzięki technologii laserowej opracowanej na Uniwersytecie Stanowym Michigan. Przechodząc obecnie testy na nowotwory skóry, pacjenci muszą się poddać wycięciu paska skóry. Jest on następnie wysyłany do laboratorium i badany. Jak tłumaczy Marcos Dantus, być może już niedługo dzięki mikroskopom ramanowskim, generującym szybkie, ultrakrótkie pulsy laserowe, by zidentyfikować znajdujące się w danym miejscu cząsteczki, problematyczne znamię zostanie ocenione niemal natychmiast, bez związanego ze stresem czekania na wyniki. Opis nowej wybiórczej cząsteczkowo metody znajduje się w artykule opublikowanym na łamach Nature Photonics. Inteligentne lasery pozwalają nam selektywnie wzbudzać składniki – nawet te o niewielkich różnicach spektroskopowych. Możemy manipulować pulsami lasera, wzbudzając ten związek lub inny, opierając się na ich sygnaturach drganiowych. To zapewnia nam świetny kontrast – wyjaśnia Dantus. W przeszłości naukowcy mogli się zbliżyć do tego poziomu kontrastu, wprowadzając związki fluorescencyjne. Przy stymulowanej spektroskopii ramanowskiej (SRS) stosowanie markerów fluorescencyjnych przestaje już być konieczne. Obrazowanie SRS zapewnia większą specyficzność i możliwość mapowania konkretnych związków chemicznych w otoczeniu innych podobnych (interferencyjnych), np. cholesterolu w obecności lipidów. Wśród dodatkowych zastosowań aplikacji Amerykanie wymieniają dokładne badanie, jak związki chemiczne penetrują włosy i skórę oraz jak leki wnikają w tkanki i do jakich interakcji tkanka-lek w ogóle dochodzi. W ten sposób naukowcy zyskują szansę na zminimalizowanie skutków ubocznych związanych z zażywaniem danego medykamentu, co powinno przyspieszyć jego ewentualną komercjalizację. Poza tym Dantus wykorzystał opisywaną technologię obrazowania do wykrywania na odległość śladów niebezpiecznych związków.
-
Intel poinformował o dokonaniu niezwykle ważnego kroku na drodze do zastąpienia podzespołów elektronicznych układami fotonicznymi. Koncern pokazał prototyp pierwszego w historii bazującego na krzemie łącza optycznego ze zintegrowanym laserem. Już w tej chwili jest ono w stanie przesyłać dane na duże odległości z prędkością 50 gigabitów na sekundę. Obecnie do przesyłania danych w urządzeniach elektronicznych wykorzystywana jest miedź. Sygnał elektryczny ulega w niej degradacji, dlatego też podzespoły muszą być umieszczone blisko siebie. Tylko dzięki temu jesteśmy w stanie osiągnąć odpowiednią jakość sygnału i duże prędkości jego przepływu. Wykorzystanie wynalazku Intela oznacza, że dane można będzie przesyłać szybciej i na większe odległości. To z kolei wpłynie w przyszłości na sposób projektowania komputerów i całkowicie zmieni architekturę centrów bazodanowych. Dzięki krzemowej fotonice poszczególne elementy superkomputerów czy części bazy danych nie będą musiały znajdować się blisko siebie. Będzie można rozsiać je wygodnie po całym budynku lub nawet zespole budynków. Z kolei w domu, za pomocą cienkiego kabla optycznego będziemy mogli połączyć odtwarzacz wideo z olbrzymim ekranem znajdującym się w innym pomieszczeniu i mieć pewność, że uzyskany obraz będzie niezwykle wysokiej jakości. Zastąpienie łączy miedzianych optycznymi umożliwi zbudowanie jeszcze potężniejszych superkomputerów niż obecnie. Justin Rattner, prezes ds. technologicznych Intela, powiedział, że 50-gigabitowe optyczne łącze posłuży inżynierom koncernu do testowania i rozwijania nowych pomysłów. Celem firmy jest opracowanie technologii, która pozwoli na tanie przesyłanie olbrzymich ilości danych za pomocą szybkich łączy bez konieczności używania egzotycznych materiałów, takich jak np. arsenek galu. Najnowsze osiągnięcie Intela było możliwe dzięki wcześniejszym badaniom, podczas których wynaleziono m.in. pierwszy krzemowy laser czy wysoko wydajne optyczne modulatory i fotodetektory. O osiągnięciach tych informowaliśmy w przeszłości. Teraz Intel wykorzystał cztery lasery, w których świetle dane są kodowane z prędkością 12,5 Gb/s. Promienie są następnie łączone, dzięki czemu uzyskujemy przepływ danych rzędu 50 gigabitów na sekundę. Na drugim końcu łącza znajduje się układ, który ponownie rozdziela promienie i kieruje je do czterech fotodetektorów, zamieniających dane w sygnały elektryczne. Całość została wykonana przy użyciu technik i materiałów używanych obecnie w przemyśle półprzewodnikowym. Opisanej powyżej technologii nie zobaczymy jednak w najbliższym czasie w naszych komputerach. Intel chce ją skomercjalizować dopiero wówczas, gdy uda się osiągnąć transfer danych rzędu 1 Tb/s. Inżynierowie koncernu pracują zatem nad umieszczeniem w układzie większej liczby laserów oraz nad zwiększeniem prędkości pracy modulatora. Jednak co nieco z prac Intela trafi w nasze ręce w nieodległym czasie. Firma pracuje bowiem jednocześnie nad technologią Light Peak, której celem jest opracowanie technologii optycznej, która będzie w stanie przesyłać na firmowej platformie dane z prędkością 10 Gb/s bez względu na rodzaj wykorzystanego protokołu.
-
Na Uniwersytecie w Bonn powstał kondensat Bosego-Einsteina stworzony z fotonów. Dotychczas sądzono, że fotony nie nadają się do jego tworzenia. Osiągnięcie niemieckich naukowców pozwoli na pojawienie się nowych źródeł światła, opracowania laserów pracujących z promieniami X czy zbudowania bardziej wydajnych układów scalonych. Kondensat Bosego-Einsteina to nowy stan skupienia materii. Został on przewidziany przez Sayendrę Natha Bosego i Alberta Einsteina w latach 20. ubiegłego wieku, a otrzymano go dopiero w roku 1995. Z kondensatem mamy do czynienia wówczas, gdy po przekroczeniu temperatury krytycznej znaczna część cząstek zaczyna zachowywać się identycznie, przypominając jedną cząstkę. Dotychczas kondensatu nie udało się uzyskać z fotonów, gdyż znikają one podczas schładzania. Uczeni z Bonn zastosowali dwa lustra, pomiędzy którymi odbijali promień światła. Między lustrami znajdował się roztwór z pigmentem. Fotony uderzały w molekuły pigmentu i były przezeń wchłaniane, a następnie ponownie uwalnianie. Podczas tego procesu fotony przyjmowały temperaturę płynu. Schłodziły się do temperatury pokojowej i nie były tracone - wyjaśnia profesor Martin Weitz. Następnie za pomocą lasera, którym wzbudzono cząstki pigmentu, zwiększono liczbę fotonów pomiędzy lustrami. To tak bardzo zwiększyło koncentrację schłodzonych fotonów, że zaczęły się one zachowywać jak jeden superfoton. Uzyskano w ten sposób fotonowy kondensat Bosego-Einsteina. Okazał się on nowym źródłem światła o właściwościach podobnych do lasera. Jednak w porównaniu z laserami ma on pewną olbrzymią zaletę. Obecnie nie jesteśmy w stanie zbudować laserów pracujących z bardzo krótkimi falami, np. w zakresie ultrafioletu czy fal X. Powinno być to możliwe dzięki zastosowaniu fotonowego kondensatu Bosego-Einsteina - mówi Jan Klars. Jeśli takie lasery powstaną, z pewnością trafią do fabryk mikroprocesorów, gdzie lasery wykorzystywane są do tworzenia obwodów logicznych. Laser pracujący ze światłem o krótszej długości fali pozwala na większą precyzję, umożliwia tworzenie mniejszych elementów, a co za tym idzie - bardziej wydajnych układów.
-
Huangyang Chen, naukowiec z Uniwersytetu Soochow w Jiangsu zaproponował koncepcję "efektu antylustrzanego". Powoduje on, że wiele obiektów wygląda jak jeden. Jest to zatem przeciwieństwo lustra, które powoduje, iż jeden obiekt widzimy podwójnie lub wielokrotnie. Demonstrując swój pomysł, Chen opisuje dwa identyczne cylindryczne idealne przewodniki elektryczne umieszczone po dwóch stronach idealnej soczewki wykonanej z materiału o ujemnym indeksie refrakcji. Z pewnej odległości oba przewodniki będą wyglądały jak jeden. Jeśli później jeden z cylindrycznych przewodników zamienimy na urządzenie o kształcie eliptycznym, będą wyglądały jak urządzenie o kształcie eliptyczno-cylindrycznym. Dalsze prace wykazały, że iluzje eliptyczno-cylindryczne mogą zastąpić oba prawdziwe cylindryczne przewodniki i zobaczymy jedną iluzję. Oba iluzoryczne przedmioty są bowiem na tyle blisko siebie, że ich przestrzenie się nakładają. Efekt antylustrzany pojawia się dzięki rozszerzeniu zanikającej fali przez idealną soczewkę - wyjaśnia Chen. Jego prace mogą mieć praktyczne zastosowanie np. w produkcji oświetlenia LED. Producenci lamp wykorzystujących diody zmagają się bowiem z problemem osiągnięcia odpowiedniej jasności. Jedną z metod jego rozwiązania jest umieszczenie wielu diod w pojedynczej lampie. Jednak wówczas przestrzeń nie jest oświetlana równomiernie. Zastosowanie efektu antylustrzanego umożliwiłoby osiągnięcie wrażenia, że źródłem światła jest pojedyncza LED. Uzyskalibyśmy wówczas równomierne oświetlenie. Taka sama metoda mogłaby posłużyć do zwiększenia mocy i zachowania jednolitości światła laserowego. Zwykle jednolitość światła jest zaburzana wskutek interferencji fal emitowanych przez różne źródła. Dzięki efektowi antylustrzanemu wiele spójnych źródeł światła działałoby jak jedno o tej samej częstotliwości i fazie, co podwajałoby amplitudę i czterokrotnie zwiększało całkowitą moc systemu.
-
Dzięki laserowemu łączeniu i dzieleniu molekuł uzyskano nową optyczną metodę gęstego zapisu informacji, która może posłużyć do nanoszenia ukrytych danych. Dane mogą zostać odczytane tylko za pomocą obrazowania wspomaganego generacją drugiej harmonicznej, a zatem przy użyciu techniki optyki nieliniowej, nie będą widoczne gdy posłużymy się optyką liniową. Zespół z francuskiego uniwersytetu w Angers, pracujący pod kierunkiem Konstantinosa Iliopoulosa, stworzył polimery bazujące na kumarynie. Mają one tę właściwość,że pod wpływem światła laserowego o długości fali większej niż 300 nm powstają z nich dimery, a gdy długość jest mniejsza niż 280 nm, dimery ponownie stają się dwoma osobnymi molekułami. Cały proces można kontrolować i wykorzystywać podczas zapisu, odczytu i usuwania informacji. Denis Gindre, jeden z twórców nowej techniki zapisu, wskazuje na jej trzy zasadnicze zalety; wysoką gęstość zapisu, możliwość wielokrotnego wprowadzania danych oraz niemożność wykrycia informacji za pomocą optyki liniowej. Dane można odczytać za pomocą obrazowania wspomaganego generacją drugiej harmonicznej (SHG), kiedy to fotony oddziałują na polimer. Poziom sygnałów SHG jest znacząco niższy z obszarów zapisanych niż z niezapisanego tła, co tworzy dwa poziomy logiczne. Testy wykazały, że podczas odczytu nie dochodzi do utraty danych, gdyż światło ultrafioletowe generowane przez SHG nie jest absorbowane przez molekuły. Dane mogą być zapisywane w wielu różnych materiałach. Nie są widoczne za pomocą takich technik jak mikroskopia optyczna, polaryzacyjna, mikroskopia sił atomowych itp. Twórcy nowej metody mówią, że można ją wykorzystać np. to znakowania oryginalnych produktów, co ułatwi walkę z podróbkami.
-
Naukowcy z Instituto Superior Tecnico w Lizbonie, Imperial College London, uniwersytetów St. Andrews, Lancaster i Strathclyde we współpracy ze specjalistami z brytyjskiego Central Laser Facility opublikowali teoretyczny dowód, który pozwoli znacząco udoskonalić lasery, opracować tańsze metody wytwarzania energii czy zrewolucjonizować procesy produkcyjne. Po dwóch latach prac nad zjawiskiem wzmocnienia Ramana dowiedli oni, że możliwe 1000-krotne skompresowanie długiego impulsu lasera i uzyskanie w ten sposób 300-krotnego zwiększenia jego intensywności. W praktyce oznacza to, że dzisiejsze bardzo drogie i skomplikowane systemy laserowe mogą zostać bardzo uproszczone, a przez to staną się tańsze i mniejsze. Badania portugalsko-brytyjskiego zespołu trwały dwa lata i wykorzystano podczas nich jedne z najpotężniejszych superkomputerów. Dzięki temu możliwe było sprawdzenie wszelkich aspektów badanego zjawiska. Doktor Raoul Trines mówi, że nigdy wcześniej nie sprawdzono aż tylu aspektów zjawiska. Teraz wiadomo, że w wielu przypadkach wzmocniony impuls nie zda egzaminu, gdyż promień nie skupi się na odpowiednio małym punkcie. Jednak w niektórych szczególnych zastosowaniach będzie on świetnie sprawdzającym się narzędziem. Uczeni chcą teraz zastosować wyniki swoich badań w pracach nad istniejącym laserem wysokiej mocy i przeprowadzić odpowiednie eksperymenty, które w przyszłości pozwolą na pełne wykorzystanie ich obliczeń.
-
Amerykańscy uczeni dowiedli, że serce można stymulować nie tylko impulsami elektrycznymi, ale również światłem. Odkrycie może doprowadzić do pojawienia się laserowych rozruszników serca, nowej klasy urządzeń medycznych oraz pozwoli na przeprowadzenie niedostępnych dotychczas badań. Naukowcy z Case Western Reserve University oraz Vanderbilt University wykorzystali laser działający w podczerwieni, do regulowania rytmu serca kilkudniowego embrionu przepiórki. Mogli dzięki niemu przyspieszać i zwalniać puls, regulując w ten sposób siłę, z jaką krew uderza o mięsień. Metoda ta przyda się do sprawdzenia, w jaki sposób różny rytm serca może wpłynąć na pojawienie się w przyszłości chorób serca. Już wcześniejsze badania wykazały, że mięsień sercowy jest wrażliwy na różne tempo przepływu krwi, co znajduje swoje odbicie odpowiedzi genetycznej i molekularnej. Wykorzystanie lasera otwiera przed badaczami możliwości, których nie dają tradycyjne rozruszniki. "Gdy przykładam do tkanki napięcie elektryczne, prąd rozchodzi się wszędzie i stymulowany jest znacznie większy region. Tutaj możemy skoncentrować promień i, teoretycznie, stymulować nawet pojedynczą komórkę" - mówi Michael Jenkins z Case Western. Użycie lasera ma i tę zaletę, że nie niszczy komórek. Wykorzystanie prądu często prowadzi co zniszczenia części z nich, co wprowadza do eksperymentów niepożądane zmienne. Być może w przyszłości powstaną laserowe rozruszniki serca. Jednak zanim to się stanie, naukowcy muszą zbadać, co powoduje, że światło wpływa na działanie serca. Jedna z teorii mówi, że fotony są absorbowane przez molekuły wody, co prowadzi do lokalnego wzrostu temperatury. To z kolei wpływa na transport sodu przez błony komórkowe i wolniejsze lub szybsze skurcze. Teoria ta jest tym bardziej prawdopodobna, że niedawno uczeni z Vanderbilt University wykazali, iż za pomocą lasera można wywołać impulsy elektryczne w obwodowym układzie nerwowym. Światło wykorzystuje się do stymulacji komórek od niedługiego czasu. Jednak obecnie wykorzystywane techniki zakładają wprowadzenie do komórek genów z bakterii wrażliwych na działanie światła. Użycie lasera, a zatem stymulacja za pomocą molekuł wody a nie bakteryjnego DNA, jest znacznie prostszą techniką. Jednak, jak zauważa Loren Frank, profesor fizjologii z University of California z San Francisco, laser ma swoje ograniczenia. Może być użyty tylko tam, gdzie komórki odpowiadają na zmiany temperatury oraz gdzie dominuje jeden typ komórek. Laser, zdaniem Franka, nie sprawdzi się zatem przy stymulowaniu komórek mózgu. Jednak świetnie powinien spisać się w stymulacji serca. Chociażby dlatego, że krzemowe i szklane elementy laserów są znacznie bardziej obojętne dla komórek niż elementy metalowe, wykorzystywane w tradycyjnych rozrusznikach. Ponadto pacjenci z laserowymi rozrusznikami mogliby bezpiecznie korzystać z rezonansu magnetycznego. Ponadto, jak zauważył profesor E. Duco Jensen, problem z pobudzaniem komórek mózgu można częściowo obejść, badając odpowiedzi nerwów znajdujących się poza mózgiem.
-
W tym roku mija pół wieku od skonstruowania pierwszego działającego lasera, przypomnijmy, że był to laser rubinowy, zbudowany przez Theodore'a Maimana. Zespół inżynierów z Uniwersytetu w Yale uczcił rocznicę w zaskakujący sposób: opublikował pomysł zbudowania... antylasera. Gdyby nie renoma placówki, można by pomyśleć, że to żart. Ale to całkiem poważna koncepcja. Jak mniej więcej każdy się orientuje, laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania) to urządzenie emitujące monochromatyczną (jednobarwną) i spójną (nierozproszoną) wiązkę światła. Koncepcja jego odwrotności, czyli antylasera, to urządzenie pochłaniające wiązkę światła o określonej długości fali (barwie). Pochłanianie wybranej długości światła pozwoliłoby na uzyskanie wąskiej „czarnej dziury" w spektrum światła, jak tłumaczy A. Douglas Stone, członek zespołu. Autorzy nazywają swój - na razie teoretyczny - wynalazek „spójnym absorberem doskonałym" (coherent perfect absorber) lub „laserem wstecznego czasu" (time-reversed laser). Jak mówi Marin Soljačić z MIT, znany ze słynnego opracowania sposobu na bezprzewodowe przekazywanie energii elektrycznej: zaskakujące, że przez pięć dekad nikt nie wpadł na taki prosty pomysł. Laser na dobre zawojował świat, znajdując tak wiele zastosowań, że trudno byłoby znaleźć dom, czy zakład pracy, gdzie nie znajdowałoby się kilka laserów. Antylaser nie ma może takiego potencjału, ale z pewnością znajdzie zastosowanie w kilku dziedzinach techniki, jak przełączniki optyczne w komputerach, dzięki możliwości natychmiastowej zmiany stanu z pochłaniającego światło na nieaktywny. Oczywiście, najpierw musi zostać skonstruowany i zbudowany naprawdę, dotychczas pozostaje jedynie pomysłem na papierze. Ale przecież również laser był początkowo jedynie śmiałym pomysłem Gordona Goulda i potrzeba było kilku lat, żeby stał się rzeczywistością. Zastosowania już czekają - teoretyczne studium naukowców z Yale wymienia kilka z nich w artykule w Physical Review Letters.
-
Niemieccy naukowcy dokonali pomiarów najmniejszego odstępu czasowego spotykanego w naturze. Przy okazji obalili założenie, jakoby elektrony były wybijane przez światło z orbit atomów bez żadnego opóźnienia. Fotoemisja to zjawisko opisane i wyjaśnione przez Einsteina ponad 100 lat temu. Polega ono na emisji elektronów przez atom. Dochodzi do niej w momencie, gdy światło padające na atom na tyle wzbudzi elektrony, że wypadają one ze swoich orbit. Dotychczas sądzono, że do emisji elektronów dochodzi natychmiast po uderzeniu fotonów w atom, a zatem, że pomiędzy tymi wydarzeniami nie istnieje żadna przerwa czasowa. Uczeni z Instytutu Maksa Plancka, Uniwersytetu Technicznego w Monachium oraz Uniwersytetu Ludwika Maxymiliana w Monachium wraz z kolegami z Austrii, Grecji i Arabii Saudyjskiej postanowili sprawdzić to, co dotychczas uchodziło za pewnik. Naukowcy wykorzystali laser działający w bliskiej podczerwieni, który wysyłał w kierunku atomów neonu impulsy trwające mniej niż 4 femtosekundy (10-15 sekundy). Jednocześnie atomy były bombardowane impulsami w dalekim ultrafiolecie trwającymi 180 attosekund (10-18 sekundy). Dzięki takiej konfiguracji naukowcy byli w stanie precyzyjnie określić, kiedy poszczególne elektrony opuściły swoje orbity. Okazało się, że elektrony z różnych orbit, mimo że były jednocześnie wzbudzane przez fotony, nie opuszczały ich w tym samym czasie. Opóźnienie jednych względem drugich wynosiło około 20 attosekund. Opóźnieniem tym zajęli się następnie teoretycy z Austrii i Grecji. Skomplikowane wyliczenia matematyczne potwierdziły, że ma ono miejsce, jednak wynikało z nich, że nie powinno przekraczać 5 attosekund. Eksperci wyjaśniają, że różnice pomiędzy obliczeniami a eksperymentami mogą wynikać z natury atomów neonu. W ich skład wchodzi bowiem 10 elektronów, co czyni je na tyle skomplikowanymi, że współczesne superkomputery nie radzą sobie z przeprowadzaniem precyzyjnych obliczeń. Teoretycy spekulują, że względne opóźnienie w opuszczaniu orbit może wynikać z faktu, że elektrony nie oddziałują tylko z jądrem atomu, ale też ze sobą nawzajem. A zatem położenie jednego elektronu w stosunku do innych decyduje o tym, kiedy sąsiedzi go "uwolnią" i umożliwią opuszczenie orbity.
-
Zespół złożony z naukowców z czterech uczelni wyższych dokonał przełomu, który może przyczynić się do powstania komputerów kwantowych zbudowanych z... krzemu. Uczeni z University of Surrey, University College London, Herriot-Watt University oraz Instytutu Fizyki Plazmy z Utrechtu byli w stanie, po raz pierwszy w historii, kontrolować w krzemie zdolność elektronu do przebywania w dwóch miejscach jednocześnie. Elektron umieszczono w dwóch różnych miejscach za pomocą niezwykle intensywnych, krótkotrwałych impulsów lasera pracującego w dalekiej podczerwieni. W ten sposób, dzięki laserowi Dutch Felix stworono kwantową superpozycję elektronu. Oznacza to, że zbudowanie bazującego na krzemie komputera kwantowego może być w zasięgu ręki - powiedział profesor Ben Murgin z University of Surrey. W najbliższych latach mogą powstać pierwsze urządzenia dokonujące obliczeń dzięki nowej technice opracowanej przez brytyjsko-holenderski zespół.
-
Naukowcy z MIT-u w ramach projektu Mouseless stworzyli... niewidzialną myszkę komputerową. Wyeliminowali to urządzenie, ale jednocześnie umożliwili korzystanie z niego. Pranav Mistry, Liyan Chang i Pattie Maes opracowali laser na podczerwień oraz sprzężoną z nim kamerę, dzięki którym można sterować komputerem. Laser oświetla dłoń użytkownika tworząc na niej jasne punkty, a kamera rejestruje obraz, interpretuje ruchy dłoni i przekłada je na odpowiednie ruchy myszki. Kursor na ekranie reaguje tak, jakbyśmy naprawdę poruszali myszką. Niestety, naukowcy nie planują rynkowej premiery swojego wynalazku. Pracują obecnie nad jego ulepszeniem tak, by w przyszłości wykorzystać swoje doświadczenie podczas opracowywania systemu rozpoznawania gestów. To z kolei pozwoli na stworzenie znacznie doskonalszej niewidzialnej myszy, która nie będzie miała ograniczeń obecnie używanych myszek fizycznych. http://www.youtube.com/watch?v=yHGODp0b8Ks&hl=pl_PL&fs=1
-
Grupa europejskich naukowców zaobserwowała ruch elektronów w molekułach. To niezwykle istotne osiągnięcie, które ułatwi obserwowanie i rozumienie reakcji chemicznych. Uczeni, pracujący pod kierunkiem profesora Marca Vrakkinga z Instytutu Maksa Borna, wykorzystali attosekundowe impulsy lasera. Dopiero to pozwoliło na przeprowadzenie niedostępnych wcześniej obserwacji. Attosekunda to 10-18 sekundy. W tym czasie światło zdąży przebyć odległość zaledwie jednej milionowej milimetra, czyli tyle, ile mierzy sobie średnica wielu molekuł. Dzięki attosekundowym impulsom światła możliwe było wykonanie "zdjęć" elektronów w molekułach. Uczeni badali molekułę wodoru, składającą się z dwóch protonów i dwóch elektronów. Laser został wykorzytany do sprawdzenia, w jaki sposób w molekule zachodzi jonizacja. Podczas tego procesu jeden elektron jest usuwany z molekuły i zmienia się stan energetyczny drugiego. Najpierw potraktowaliśmy molekułę wodoru attosekundowym impulsem lasera. To doprowadziło do usunięcia elektronu - molekuła została zjonizowana. Ponadto podzieliliśmy molekułę na dwie części za pomocą lasera podczerwonego. W ten sposób mogliśmy zbadać, jak ładunek rozkłada się pomiędzy dwoma fragmentami. Jako, że jednego elektronu brakowało, jedna z części była naładowana dodatnio, a druga była obojętna. Wiedzieliśmy, że brakujący elektron jest w części obojętnej - mówi profesor Vrakking. Od dziesiątków lat naukowcy próbowali przeprowadzić podobne obserwacje. Używano do tego celu jednak lasera femtosekundowego, którego impuls trwa 1000-krotnie dłużej niż w przypadku lasera attosekundowego. Przy tej skali można było obserwować ruch atomów i molekuł, ale nie elektronów.
-
Specjaliści z Fujitsu i Universytetu Tokijskiego poinformowali o przeprowadzeniu udanych prób szybkiej transmisji danych, podczas których wykorzystano lasery z kropek kwantowych. Informacje przesłano z prędkością 25 gigabitów na sekundę. Lasery z kropek kwantowych są postrzegane jako przyszłość telekomunikacji. Pozwalają bowiem na szybkie przekazywanie informacji przy minimalnym zapotrzebowaniu na energię. Są przy tym mniej wrażliwe na zmiany temperatury i wysyłają dane na większe odległości. Japończycy już teraz osiągnęli prędkość transmisji rzędu 25 Gb/s i nie wykluczają, że w przyszłości dzięki takim laserom uda się przesyłać dane z prędkością 100 Gb/s. Dotychczas za pomocą tego typu urządzeń udawało się przesyłać do 10 gigabitów na sekundę. Zwiększenie wydajności laserów wymagało od Fujitsu i Uniwersytetu Tokijskiego opracowania nowej technologii ich produkcji oraz zwiększenia liczby kropek wchodzących w skład lasera. Jednocześnie uzyskano spore oszczędności, gdyż nowa technologia pozwoliła na rezygnację z kosztownych obudów zawierających kontrolery temperatury. Zwiększono zatem wydajność laserów, jednocześnie obniżając koszty ich produkcji.
-
Na amerykańskim Wake Forest University powstało inspirowane drukarką atramentową urządzenie, które umożliwia bezpośrednie pokrycie poparzeń czy ran komórkami skóry i tkanki łącznej. Uszkodzone miejsce zostaje skutecznie zabezpieczone, przez co wielu postrzega ten wynalazek jako alternatywę dla przeszczepów i ratunek dla ofiar pożarów, wojen lub stopy cukrzycowej. Dotąd aparat testowano wyłącznie na myszach. Teraz zamontowano go na ramie, którą można zawiesić nad pacjentem. Na wstępie laser określa rozmiar, głębokość i kształt rany. Potem dosłownie nadrukowujemy na nią komórki. Jesteśmy w stanie umieścić odpowiednie komórki tam, gdzie powinny trafić – wyjaśnia pracujący nad projektem doktorant Kyle Binder. Testy na gryzoniach pokazały, że dzięki bioprintingowi skóra goi się prędko i bezpiecznie, czym wynalazcy nie omieszkali się zresztą pochwalić na ostatnim Translational Regenerative Medicine Forum. Jak donosi Binder, cała rana zasklepia się w zaledwie 2-3 tygodnie. Gdy u innych myszy usuwano płat skóry podobnej wielkości, bez sprejowania lezja goiła się przez 5 tygodni. Uniwersyteckie Centrum Medyczne będzie się ubiegać o pozwolenie od amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) na prowadzenie testów na ludziach. Najpierw jednak z drukarką zapoznają się świnie, których skóra przypomina ludzką. Akademicy współpracują z Instytutem Medycyny Regeneracyjnej Sił Zbrojnych Stanów Zjednoczonych, ponieważ w zamyśle ich rozwiązania mają posłużyć m.in. rannym żołnierzom. Podczas eksperymentów zespół Bindera rozpuszczał kawałki skóry, oddzielając w ten sposób i oczyszczając różne typy komórek, w tym fibroblasty (komórki tkanki łącznej właściwej) i keratynocyty (komórki naskórka biorące udział w keratynizacji). Po zakończeniu tego etapu umieszczano je w pożywce, gdzie miały się namnażać. Ostatecznie wszystko trafiało do drukarki, która najpierw nakładała warstwę fibroblastów, a następnie keratynocytów. Wynalazek może uratować życie poważnie poparzonym chorym, którzy umierają w ciągu dwóch tygodni, chyba że przejdą przeszczep skóry. Nie da się też ukryć, że po zabiegu tym pozostają blizny, a wtryskiwane komórki doskonale wpasowują się w otaczającą tkankę, prawdopodobnie dlatego, że w spreju znajdują się również komórki macierzyste.
-
Naukowcy z University of Missouri opracowali interesującą metodę wykrywania przerzutów czerniaka (nowotworu skóry wywodzącego się z komórek zwanych melanocytami) w węzłach chłonnych. Zaproponowana technika polega na wykrywaniu ultradźwięków wytwarzanych podczas uwalniania energii dostarczonej wcześniej do komórek nowotworowych za pomocą lasera. Nowa metoda, opracowana przez zespół dr. Johna Viatora, wykorzystuje fakt, że komórki czerniaka aż w 95% przypadków wytwarzają brązowy barwnik - melaninę. Zdolność tego związku do pochłaniania niektórych barw światła jest na tyle charakterystyczna, że możliwe jest wybiórcze przekazanie im znacznej ilości energii za pomocą odpowiednio dobranego lasera. Ilość energii przekazanej próbce podejrzewanej o zawartość melaniny (i tym samym o obecność melanocytów, które w zdrowym organizmie nie powinny występować nigdzie poza skórą) można, jak udowadnia dr Viator, z łatwością zmierzyć za pomocą prostego detektora ultradźwięków. Właśnie wytwarzanie fal tego rodzaju jest bowiem jedną z głównych form energii uwalnianej do otoczenia przez "naładowane" laserem melanocyty. Skuteczność nowej metody udowodniono podczas eksperymentów na węzłach chłonnych pobranych od psów. Badanie właśnie tych struktur nie było przypadkowe, bowiem właśnie w węzłach spotyka się najczęściej pierwsze mikroprzerzuty czerniaka. Jak wykazali badacze z University of Missouri, nowa technika pozwala na skuteczne wykrywanie przerzutów liczących zaledwie 500 komórek. Oznacza to, że możliwe jest wykrycie zmiany na bardzo wczesnym etapie, na którym często udaje się jeszcze doprowadzić do całkowitego wyleczenia. W najbliższym czasie zespół dr. Viatora planuje przetestowanie nowej techniki na węzłach chłonnych pobranych od ludzi. Jeżeli wyniki potwierdzą się, możliwe stanie się włączenie nowej metody do kanonu metod diagnostycznych stosowanych w diagnostyce czerniaka. Jest to ogromna szansa, bowiem w wielu sytuacjach technika ta mogłaby okazać się tańsza i szybsza od tradycyjnego badania z wykorzystaniem mikroskopu. O szczegółach swojego wynalazku badacze poinformowali na łamach czasopisma Journal of Biomedical Engineering.
-
Hitachi informuje o osiągnięciu rekordowo dużej gęstości upakowania danych na dysku twardym. Japończykom udało się zapisać 2,5 terabita na calu kwadratowym. To pięciokrotnie więcej, niż w obecnie sprzedawanych dyskach twardych. Tak gęste upakowanie danych możliwe było dzięki technologii wspomaganego ciepłem zapisu magnetycznego. O pracach nad nią, które prowadzi Seagate, informowaliśmy już przed rokiem. Japończycy użyli podobnej techniki co Amerykanie. Wyposażyli swoją głowicę w źródło światła, które podgrzewa cząstki materiału magnetycznego podczas gdy głowica zapisuje dane. Gdy cząstki ostygną, stają się stabilne. Dzięki temu nie ma niebezpieczeństwa, że przy bardzo gęstym ich upakowaniu, będą traciły swój stan i przybierały przypadkowe położenia, co skutkowałoby utratą danych. W rozwiązaniu Hitachi emitowana wiązka światła ma średnicę nie większą niż 20 nanometrów. To pozwala na stabilne zapisywanie danych w komórkach o wymiarach 28x9 nanometrów, czyli umożliwia osiągnięcie gęstości rzędu 2,5 terabita na cal kwadratowy. Opracowywanie nowych technologii zapisu danych na HDD to być albo nie być przemysłu pamięci masowych. Fizyczne możliwości zapisu przy obecnie wykorzystywanych technologiach natrafią na nieprzekraczalną granicę przy gęstości około 1 terabita na cal kwadratowy. Rosnące zapotrzebowanie na pamięci masowe oraz silna rynkowa presja na obniżanie ceny za gigabajt przestrzeni wymuszają prowadzenie intensywnych prac badawczo-rozwojowych.
