Для судейства Битв Авторов необходимо авторизоваться и достичь 15-го писательского уровня.

ЧЕМП 2024

Флаг LISKI[34]
1664
Флаг Auster[38]
627
Флаг Aist[39]
488
Флаг Jaaj.Club[42]
411
Флаг Palevka-89[38]
363
Флаг ka4ka[28]
179
Флаг BasK[10]
174
Флаг gibulkaknop17[15]
153
Флаг tarakan[28]
134
Флаг boris[28]
121

События

10.05.2024 22:40
***

Технические работы

10-12 Мая

***
29.04.2024 20:40
* * *

Возвращена старая система Зрительских Симпатий.

Теперь читатели могут отблагодарить автора не только добрым словом, но и звонкой монетой, перечислив ему выбранную сумму тяжеленных золотых клубных монет.

Опция Зрительские Симпатии доступна на странице публикации над комментариями.

Зрительские Симпатии, оставленные неавторизованными пользователями, монет не добавляют и не убавляют, но автор получает сигнал о вашей признательности.

* * *
29.04.2024 20:27
  

Открыта регистрация на майские турниры



  

Турнир на оборот, который посвящён юмористической тематике.


  

Регулярный Клубный Чемпионат 2024 продолжается, теперь таблица счёта всегда доступна в левой колонке.

  

Комментарии

Какой именно ужасный поступок он совершил? Приставал к вам, выражался?
19.05.2024 Клим
Настоящие орлы на решку не ставят.
18.05.2024 LISKI


С тех пор девочка жила в квартире одна, и она никому ничего не рассказывала.
18.05.2024 BasK
Икона — это не картина, икона — это святой образ.
18.05.2024 Erikus
Ценности духовного значения представляют истинное сознание человека.
17.05.2024 Kongo

Опрос

Как вы считаете, Jaaj.Club - это сложный сайт?


ПОБЕДИТЕЛЬ Битва БИТВЫ
23.03.2022 Рубрика: Интересное

Терагерцовые волны. Будущие возможности

Автор: vassyap
На протяжении десятилетий никому не удавалось создать потребительское устройство, способное передавать волны терагерцового диапазона. Но некоторые исследователи медленно делают успехи. Если они смогут сделать прорыв, то будет возможность открыть целый набор новых технологий.
2538 0 0 2 1295
Терагерцовые волны. Будущие возможности
фото: popmech.ru
В электромагнитном спектре есть пробел, в который инженеры не могут проникнуть.

Спектр охватывает всё: от радиоволн и микроволн до света, достигающего наших глаз, до рентгеновских и гамма-лучей. И люди овладели искусством отправки и получения почти всех из них. Однако есть исключение.

Между лучами видимого света и вспышками радиопомех лежит мёртвая зона, где наши технологии неэффективны. Это называется терагерцовой щелью.

На протяжении десятилетий никому не удавалось создать потребительское устройство, способное передавать волны терагерцового диапазона. «Существует длинный список потенциальных приложений», — говорит Цин Ху, инженер-электрик из Массачусетского технологического института. Но некоторые исследователи медленно делают успехи. Если они смогут сделать прорыв, то будет возможность открыть целый набор новых технологий, таких как преемник Wi-Fi или более интеллектуальная система обнаружения рака кожи.

Тайна терагерца


Можно рассмотреть терагерцовую щель как пограничную полосу. С левой стороны есть микроволны и более длинные радиоволны. Справа лежит инфракрасный спектр. (Некоторые учёные даже называют терагерцовую щель «дальней инфракрасной областью».) Наши глаза не могут видеть инфракрасное излучение, но с точки зрения наших технологий оно похоже на свет.

Терагерцовые волны. Будущие возможности
Фото: popmech.ru

Радиоволны имеют решающее значение для связи, особенно между электронными устройствами, что делает их универсальными в современной электронике. Свет питает оптические волокна, лежащие в основе Интернета. Эти сферы технологий обычно питаются разными длинами волн и непростым образом сосуществуют в современном мире. Но обе области изо всех сил пытаются уйти далеко в терагерцовую нейтральную зону.

Стандартные электронные компоненты, такие как кремниевые чипы, не могут работать достаточно быстро, чтобы создавать терагерцовые волны. Технологии производства света, такие как лазеры, которые прекрасно себя чувствуют в инфракрасном диапазоне, также не работают с терагерцовыми волнами. Хуже того, терагерцовые волны недолго живут в земной атмосфере: водяной пар в воздухе имеет тенденцию поглощать их уже через несколько метров.

Есть несколько терагерцовых длин волн, которые могут протиснуться через водяной пар. Астрономы построили телескопы, улавливающие эти полосы, которые особенно хороши для наблюдения за межзвёздной пылью. Для наилучшего использования эти телескопы должны быть размещены в самых высоких и засушливых местах планеты, таких как чилийская пустыня Атакама, или вообще за пределами атмосферы в космосе. Остальная часть терагерцового промежутка окутана туманом. Такие исследователи, как Ху, пытаются исправить положение вещей, но это непросто.

Инженерные терагерцовые волны


Когда дело доходит до подключения к терагерцовым волнам, мир электроники сталкивается с фундаментальной проблемой. Чтобы войти в разрыв, кремниевые чипы в нашей электронике должны быстро пульсировать — триллионы циклов в секунду (отсюда терагерц). Микросхемы в телефоне или компьютере могут прекрасно работать при миллионах или миллиардах циклов в секунду, но они с трудом достигают триллионов. Высоко экспериментальные терагерцовые компоненты, которые действительно работают, могут стоить столько же, сколько роскошный автомобиль. Инженеры работают над снижением цен.

Терагерцовые волны. Будущие возможности
Фото: indicator.ru

Другая область, мир света, давно стремится создать устройства, подобные лазерам, которые могли бы дёшево создавать терагерцовые волны на определённых частотах. О том, как сделать такой лазер, исследователи говорили ещё в 1980-х годах. Некоторые думали, что это невозможно. Но Ху из Массачусетского технологического института так не думал. «Я ничего не знал о том, как делать лазеры, — говорит он. Тем не менее, создание такого лазера стало его целью.

Затем, в 1994 году, учёные изобрели квантовый каскадный лазер, который особенно хорошо подходил для получения инфракрасного света. Всё, что нужно было сделать Ху и его коллегам, — это настроить лазер к более длинным волнам дальнего инфракрасного диапазона. Примерно в 2002 году им удалось создать терагерцовый квантово-каскадный лазер. Но была одна загвоздка: для фактического срабатывания системе требовалась температура около -208 градусов по Цельсию. Для работы также требовался жидкий азот, что затрудняло использование вне лаборатории или криогенных установок.

Спустя два десятилетия этот порог температуры увеличился. Новейшие лазеры из лаборатории Ху работают при температуре – 13 градусов по Цельсию. Это не совсем комнатная температура, но достаточно тёплая, чтобы лазер можно было охладить в переносном холодильнике и вывезти из лаборатории. Между тем, в 2019 году группа из Гарварда, Массачусетского технологического института и армии США создала терагерцовый лазер размером с обувную коробку, который может изменять молекулярный газ.

За то время, которое Ху потратил на точную настройку своего лазера, электроника тоже добилась прогресса. Достижения в области создания чипов и материалов, из которых они изготавливаются, заставляют их работать всё быстрее и быстрее. (Наноплазменный чип, созданный группой в Швейцарии в 2020 году, смог передать 600 милливатт терагерцовых волн, но опять же, только в лаборатории.)

Хотя инженеры-электрики хотят большего прогресса, проектирование терагерцовых компонентов не является уже такой далёкой мечтой, как была когда-то.

«Теперь мы действительно можем создавать на чипе очень сложные системы, — говорит Руонан Хан, инженер-электрик из Массачусетского технологического института.

«За последние тридцать лет произошёл прогресс с обеих сторон», — говорит Марк Шервин, физик из Калифорнийского университета, работающий с терагерцовой установкой в Санта-Барбаре. «Это всё ещё относительно редкие случаи, но я бы сказал, гораздо, гораздо, гораздо чаще… и намного проще».

Такие масштабы времени длиной в десятилетия обычны в мире, где новые технологии вращаются в циклах ажиотажа и разочарования. Среди инженеров терагерц не исключение.

Будущее терагерцовой технологии


На данный момент две сферы, пытающиеся войти в тёмную зону терагерцового диапазона с обоих концов, остаются в значительной степени разделёнными. Тем не менее, они дают научному миру новые возможности в широком спектре дисциплин. Некоторые из этих способностей могут ускорить общение.

Wi-Fi работает на микроволнах: Терагерц с более высокими частотами, чем микроволны, может обеспечить лучшее соединение, которое на несколько порядков быстрее. Через провод он также может создать молниеносный переход между USB и оптоволокном.

Терагерцовые волны также идеально подходят для обнаружения веществ. «Почти у каждой молекулы есть спектр «отпечатков пальцев» в терагерцовом диапазоне частот», — говорит Шервин. Это делает терагерцовые волны оптимальными для обнаружения химических веществ, таких как взрывчатые вещества и молекулы в лекарствах. Астрономы уже используют эту возможность для изучения химического состава космической пыли и небесных объектов.

Терагерцовые волны. Будущие возможности
Фото: indicator.ru

Ближе к Земле Хан представляет себе терагерцовый «электронный нос», который мог бы даже различать запахи в воздухе. Эти терагерцовые сигнатуры также делают дальний инфракрасный диапазон идеальным для сканирования людей и объектов.

Терагерцовые волны могут видеть сквозь вещи, которые свет не может видеть, например, через одежду, с дополнительным бонусом, избегая потенциально вредного ионизирующего излучения, такого как рентгеновские лучи.

Специалисты по проверке безопасности уже проявили интерес к этой технологии. Единственная характеристика сканирования, которой не хватает терагерцовым волнам, заключается в том, что они не могут проходить через воду — в воздухе и в человеческом теле. Но для медицины это не помеха. Врач мог бы использовать терагерцовое устройство для обнаружения тонких признаков рака кожи, которые рентген может не заметить; или нейробиолог может использовать его для сканирования мозга мыши.

Ху считает, что исследования ещё только начинаются. «Если мы сможем разработать инструменты, которые действительно могут видеть что-то и не сканировать какую-то область вечно, это действительно может побудить потенциальных практиков экспериментировать с этим», — говорит он. — Это открытый вопрос. Большая часть терагерцового разрыва остаётся белым пятном на картах исследователей, а это означает, что оборудование, использующее желанные дальние инфракрасные волны, ещё не распространено.

«У исследователей действительно мало шансов изучить, в чём терагерцовые волны могут быть хороши», — говорит Хан. Так что пока более быстрый и чувствительный мир внутри пропасти остаётся в основном в их воображении.
Хотите поднять публикацию в ТОП и разместить её на главной странице?

«Невозможная» химия может раскрыть происхождение жизни на Земле

Эта захватывающая новая область исследований заставила учёных переосмыслить шаги, которые могли привести к первому живому организму, и заставила их ещё раз столкнуться с давним вопросом: как мы вообще определяем жизнь? Читать далее »

Жёлтобрюхий сурок. Невероятно пушистый грызун может раскрыть секрет долголетия

Новое исследование группы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, опубликованное в журнале Nature в начале марта, проверяет гипотезу о том, что, пока эти сурки впадают в спячку, они полностью перестают стареть биологически. Читать далее »

Комментарии

-Комментариев нет-