Китайские ученые совершили прорыв в лазерной технологии, разработав самый мощный в мире «звуковой лазер», испускающий частицы звука вместо света. Как сообщает Business Today, это новаторское устройство, созданное исследователями из Хунаньского педагогического университета, представляет собой значительный шаг вперед в технологии фононного лазера, предлагая потенциальные приложения в медицинской визуализации, глубоководных исследованиях и различных научных областях.
Особенности звукового лазера
В отличие от своих предшественников, которые работали всего несколько минут, эта усовершенствованная версия может работать непрерывно более часа, демонстрируя исключительную долговечность и эффективность.
Добавление электрода под шарик еще больше повышает производительность лазера, производя тщательно подобранные электромагнитные сигналы, которые способствуют повышению его мощности и точности.
Операционный механизм
- Два световых луча поднимают в воздух кремниевую микрогранулу (длиной около 1 микрометра) внутри отражающей полости.
- Вибрации бусины генерируют фононы, которые захватываются и усиливаются в полости.
- Электрод под шариком генерирует электромагнитные сигналы, повышая производительность лазера.
- Эта установка создает лазероподобный луч звуковых частиц (фононов), который:
- В 10 раз мощнее предыдущих фононных лазеров
- Возможность непрерывной работы более часа.
- Более сфокусированный и стабильный за счет «блокировки» звуковых волн
- Устройство излучает звук в терагерцовом диапазоне частот, что открывает возможности для различных применений.
Эта инновационная конструкция преодолевает предыдущие ограничения в технологии фононных лазеров, значительно повышая как выходную мощность, так и продолжительность работы.
Потенциальные применения
Эта технология обещает быть перспективной для глубоководных исследований, потенциально улучшая системы связи и навигации для подводных аппаратов.
Кроме того, способность звукового лазера излучать в терагерцовом диапазоне частот может произвести революцию в мерах безопасности, таких как улучшение процедур сканирования в аэропортах.
Другие потенциальные применения включают:
- Оптоэлектроника и модуляция сигнала
- Манипуляции с наночастицами
- Атмосферный мониторинг
- Генерация гребенки акустических частот
- Ультразвуковое зондирование
- Биомедицинская диагностика левитирующих микрообъектов
Значение прорыва
Преодолевая предыдущие ограничения в технологии фононного лазера, он прокладывает путь для практических приложений, которые когда-то были недостижимы. Повышенная мощность, точность и долговечность этого нового звукового лазера представляют собой скачок вперед в этой области, потенциально революционизируя такие области, как квантовые вычисления и материаловедение.
Хотя этот прорыв все еще находится на ранней стадии, он вызвал волнение, сопоставимое с влиянием оптических лазеров на современную жизнь.
Однако такие эксперты, как Ричард Норте из Делфтского технического университета, предупреждают, что могут потребоваться годы исследований и разработок, прежде чем фононные лазеры смогут сравниться по полезности со своими оптическими аналогами.
Тем не менее, потенциал для преобразующих приложений в различных научных и технологических областях остается многообещающим.
Потенциальные медицинские применения фононных лазеров
Фононные лазеры, особенно последние достижения в их технологии, имеют ряд перспективных медицинских применений:
- Медицинская визуализация : Фононные лазеры могут создавать более чувствительные методы визуализации, которые менее вредны, чем традиционные методы. Их способность проникать в водные ткани делает их пригодными для таких применений, как ультразвуковая визуализация, что может привести к более четкой и подробной диагностике без рисков, связанных с ионизирующим излучением.
- Ультразвуковое зондирование : эти лазеры могут улучшить ультразвуковую технологию, позволяя улучшить обнаружение и характеристику биологических тканей. Это может быть особенно полезно при мониторинге таких состояний, как опухоли или другие аномалии.
- Биомедицинская диагностика : Точность фононных лазеров может позволить создать новые диагностические инструменты для анализа микроскопических биологических образцов. Эта возможность может облегчить раннее обнаружение заболеваний на клеточном уровне.
- Терапевтическое применение : сфокусированная энергия фононных лазеров может быть использована в таргетной терапии, потенциально позволяя проводить лечение, сводящее к минимуму повреждение окружающих здоровых тканей.
- Мониторинг в реальном времени : фононные лазеры могут быть интегрированы в медицинские приборы для мониторинга физиологических параметров в реальном времени, что позволит улучшить уход за пациентами за счет своевременного сбора и анализа данных.
Эти приложения подчеркивают преобразующий потенциал технологии фононного лазера в совершенствовании методов медицинской диагностики и лечения, прокладывая путь к более безопасным и эффективным решениям в области здравоохранения.