_ Maser nou într-o „cutie de pantofi” promite precizie portabilă

Cercetătorii din cadrul Departamentului de Materiale al Imperial College London au dezvoltat un nou maser portabil care se poate potrivi cu dimensiunea unei cutii de pantofi.

Imperial College London a fost pionier descoperirea maserelor cu stare solidă la temperatura camerei în 2012, evidențiind capacitatea acestora de a amplifica semnale electrice extrem de slabe și de a demonstra stabilitatea la frecvență înaltă. Aceasta a fost o descoperire semnificativă, deoarece semnalele cu microunde pot trece prin atmosfera Pământului mai ușor decât alte lungimi de undă de lumină. În plus, microundele au capacitatea de a pătrunde prin corpul uman, o performanță care nu poate fi realizată de lasere.

Maserii au aplicații extinse în sistemele de telecomunicații — totul, de la rețelele de telefonie mobilă la sistemele de navigație prin satelit. Ele au, de asemenea, un rol cheie în avansarea calculului cuantic și în îmbunătățirea tehnicilor de imagistică medicală, cum ar fi aparatele RMN. De obicei, sunt echipamente mari, voluminoase, staționare, care se găsesc numai în laboratoarele de cercetare.

Un nou studiu a găsit o modalitate de a face masere mult mai compacte și portabile. Noul dispozitiv, care cântărește doar câteva kilograme și de dimensiunea unei cutii de pantofi, poate amplifica semnalele cu microunde la un cost accesibil. Se bazează pe un material de câștig pentacen, un lanț de cinci inele de benzen care se pot „maza” la temperatura camerei.

Dr. Wern Ng, autorul lucrării publicate în Applied Physics Letters, a declarat: „Maserele aveau întotdeauna nevoie de temperaturi foarte scăzute și, de obicei, aveau nevoie de aspiratoare, ceea ce le făcea foarte grele.

„Am reușit să micșorăm maserul. la doar 5 kilograme, fără răcire necesară, fără vid și este totul în stare solidă.

"Ceea ce diferențiază maserul portabil de modelele anterioare este că maserul cu pantofi este prima cameră portabilă - maser de temperatură, care funcționează aproape de limita cuantică, dar suficient de mic și ușor pentru a fi portabil.

„Portabilitatea este cheia pentru a încuraja mai mulți oameni să folosească acest dispozitiv. Face toată diferența atunci când cineva poate ține un dispozitiv și poate apăsa cu ușurință un comutator.”

Una dintre cele mai mari provocări ale echipei a fost miniaturizarea sursei pompei. În timp ce un material de creștere a temperaturii camerei a eliminat nevoia de răcire, Maserii existente încă mai trebuiau să folosească o pompă mare, de înaltă energie.

Dr. Daan Arroo, un alt autor al lucrării, explică: „Trebuie să te gândești la ce este absolut esențial atunci când faci un maser de dimensiunea a unei cutii de pantofi!

„Pentru a amplifica microundele, moleculele de pentacen trebuie „pompate” folosind impulsuri de lumină vizibilă care le plasează într-o stare excitată. Energia acestor impulsuri depinde de proprietățile materiale ale substanțelor organice. cristal în care se găsesc moleculele de pentacen.

„Cea mai mare provocare a noastră a fost reducerea energiei pulsului necesară la un nivel suficient de scăzut încât un laser compact cu pulsații să poată pompa maserul.”

În timp ce maserul cutie de pantofi este mult mai mic decât generația anterioară de masere pentacen, cercetătorii își propun să miniaturizeze designul în continuare.

Dr. Arroo sugerează: „Este posibil să înlocuim laserul cu o sursă de lumină mai mică, bazată pe LED-uri, dacă putem reduce energia necesară pentru pomparea moleculelor.

„De asemenea, luăm în considerare modul în care un maser de diamant, care poate funcționa și la temperatura camerei, poate fi miniaturizat într-o formă portabilă.”

Maserele diamantate pot funcționa continuu, spre deosebire de funcționarea în impulsuri a maserelor pentacen, ceea ce ar putea duce la mai multe aplicații dacă putem dezvolta acest lucru. tip de maser.

Dr. Ng adaugă: „Am demonstrat că putem miniaturiza cu succes maserul pentacen. Maserul pentacen este extrem de util; cu toate acestea, nu poate oferi un fascicul continuu – spre deosebire de masere cu diamant.

„Următoarea noastră sarcină este să miniaturizăm masere la temperatura camerei cu medii de câștig diferite, cum ar fi diamantul.”

(Fluierul)