Оптически обнаруженный когерентный контроль молекулярных спинов при комнатной температуре

В статье «Оптически обнаруживаемое когерентное управление молекулярными спинами при комнатной температуре», опубликованной в журнале Physical Review Letters, учёные показывают, как можно манипулировать определенным квантовым свойством, известным как «спин» в органических молекулах, и измерять его с помощью видимого света, и все это при комнатной температуре. Были использованы лазеры для выравнивания спинов электронов в молекулах, которые можно рассматривать как крошечные квантово-механические магниты. При тщательно направленных импульсах микроволнового излучения, получилось управлять спиновыми состояниями в желаемые квантовые состояния. Далее, используя количество видимого света, получилось измерять состояние спинов испускаемого молекулами от второго лазерного импульса, который менялся в зависимости от квантового состояния спинов. В демонстрации доказательства принципа действия была использована органическая молекула под названием пентацен, включенная в две формы материала под названием пара-терфенил, как в кристаллах, так и в тонкой пленке. Продемонстрировано, что можно оптически обнаруживать квантовую когерентность (временную шкалу, в которой существуют квантовые состояния) молекул в течение микросекунды при комнатной температуре, что намного дольше времени, необходимого для манипулирования состояниями.

Гигантский нелинейный эффект Холла в теллуре при комнатной температуре

Учёные обнаружили значительные нелинейные эффекты Холла (НЭХ) и беспроводного выпрямления при комнатной температуре в элементарном полупроводнике теллуре (Te). Исследование опубликовано в Nature Communications. Был обнаружен значительный НЭХ при комнатной температуре в тонких чешуйках Te с настраиваемыми выходами напряжения Холла, модулированными внешними напряжениями затвора. При 300 К максимальный выход второй гармоники может достигать 2,8 мВ, что на порядок выше предыдущих данных. С помощью дальнейших экспериментов и теоретического анализа получено, что наблюдаемый НЭХ в тонких чешуйках Te в первую очередь обусловлен внешним рассеянием, причем нарушение симметрии поверхности тонкой структуры чешуек играет решающую роль. Физики заменили переменный ток радиочастотными (РЧ) сигналами, реализовав беспроводное РЧ-выпрямление в тонких хлопьях Те. Они добились стабильного выпрямленного выходного напряжения в широком диапазоне частот от 0,3 до 4,5 ГГц.

Предложен инновационный метод обнаружения гравитационных волн с использованием резонанса Мессбауэра

Ученые из Института физики высоких энергий (IHEP) Китайской академии наук предложили инновационный метод обнаружения гравитационных волн с использованием резонанса Мессбауэра. Их выводы, недавно опубликованные в Science Bulletin, подчеркивают новый подход, который может произвести революцию в изучении гравитационных волн. Физики ИФВЭ исследуют потенциал стационарной мёссбауэровской системы, где гравитационные сдвиги частоты, вызванные изменениями высоты, могли бы заменить традиционный доплеровский сдвиг, используемый в дифференциальной мёссбауэровской спектрометрии. Для изотопов ¹⁰⁹Ag, которые обладают чрезвычайно узкой относительной шириной линии 10⁻²², этот метод позволяет пространственно локализовать мёссбауэровский резонанс с точностью до 10 микрон. Проходя, гравитационные волны вызывают энергетические флуктуации в мёссбауэровских фотонах. Под воздействием локального гравитационного поля эти флуктуации приводят к вертикальным смещениям резонансного пятна. В статье предлагается схема, в которой детекторы располагаются в круговой конфигурации вокруг активированного источника серебра, что повышает чувствительность не только к силе гравитационных волн, но и к направлению их распространения и углу поляризации.

Открытие и характеристика плотного субсатурнового TOI-6651 b

Используя Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), астрономы из Физической исследовательской лаборатории (PRL) в Ахмадабаде, Индия, обнаружили новую экзопланету субсатурнового типа с относительно высокой плотностью. Об этом открытии было сообщено в исследовательской статье, опубликованной 2 сентября в журнале Astronomy & Astrophysics. Согласно исследованию, TOI-6651 b имеет радиус около 5,09 радиусов Земли, а его масса в 61 раз больше массы нашей планеты. Это дает объемную плотность на уровне 2,52 г/см³, что делает его самым плотным субсатурном, обнаруженным с помощью TESS. TOI-6651 b вращается вокруг своего хозяина каждые 5,05 дней по орбите с эксцентриситетом 0,09 на расстоянии приблизительно 0,06 а.е. от него. Равновесная температура планеты оценивается в 1493 К. Что касается родительской звезды, TOI-6651, ее радиус составляет около 1,32 солнечных радиусов, а масса — 1,72 солнечных масс. Эффективная температура звезды составляет 5940 К, а ее металличность, по измерениям, составляет 0,225 декс.

Спиновая текстура с настраиваемым углом закручивания в гетероструктурах Ван-дер-Ваальса WSe₂

Совместно с научными сотрудниками Карлова университета в Праге и центра CFM (CSIC-UPV/EHU) в Сан-Себастьяне группа Nanodevices CIC nanoGUNE разработала новый сложный материал с новыми свойствами в области спинтроники. Это открытие, опубликованное в журнале Nature Materials, открывает ряд новых возможностей для разработки новых, более эффективных и более совершенных электронных устройств, таких как те, которые интегрируют магнитную память в процессоры.

Возникновение флуктуирующей гидродинамики в хаотических квантовых системах

Исследовательская группа под руководством профессора Моники Айдельсбургер и профессора Иммануэля Блоха с физического факультета LMU исследовала вопрос, касающийся квантовых многочастичных систем, и обнаружила признаки того, что их можно описать макроскопически с помощью простых уравнений диффузии со случайным шумом. Исследование было недавно опубликовано в журнале Nature Physics. Вооружившись микроскопом и наблюдая динамику, была подготовлена квантовая система ультрахолодных атомов цезия в оптических решетках в неравновесном начальном состоянии, затем ей дали свободно эволюционировать. Высокое разрешение системы визуализации позволило измерять не только среднюю плотность частиц в узлах решетки, но и их флуктуации. Таким образом получилось измерить как флуктуации и корреляции плотности растут с течением времени, и сделать вывод, что FHD описывает систему как качественно, так и количественно. Исследователи считают это важным указанием на то, что хаотические квантовые системы, несмотря на их микроскопическую сложность, можно описать просто как макроскопический процесс диффузии — аналогичный броуновскому движению.

Доказана 50-ти летняя теория эффекта Зельдовича для усилении электромагнитных полей вращающимся телом

Физики из Университета Саутгемптона впервые проверили и доказали 50-летнюю теорию с использованием электромагнитных волн. Они показали, что энергию волн можно увеличить, отражая «скрученные волны» — волны с угловым моментом — от объекта, вращающегося определенным образом. Это известно как «эффект Зельдовича», названный в честь советского физика Якова Зельдовича, который разработал теорию, основанную на этой идее, в 1970-х годах. До сих пор считалось, что это ненаблюдаемо с помощью электромагнитных полей. Результаты исследования ученых опубликованы в журнале Nature Communications. Доказательство эффекта Зельдовича в различных физических системах, как акустических, так и теперь электромагнитных цепях, предполагает, что он имеет довольно фундаментальную природу. Электромагнитные тесты также прокладывают путь к наблюдению эффекта на квантовом уровне, где волны могут генерироваться цилиндром, усиливающим квантовый вакуум.

Гигантское усиление нелинейных гармоник оптического пинцетного фононного лазера

Ученые совершили значительный скачок в разработке лазеров, использующих звуковые волны вместо света. Фононные лазеры обещают успехи в медицинской визуализации, глубоководных исследованиях и других областях. Результаты опубликованы в журнале eLight. Новая технология включает в себя крошечный электронный толчок, который значительно увеличивает мощность и точность звуковых волн, производимых лазером. Это открывает путь для будущих устройств, которые могли бы использовать звук для более широкого спектра приложений. Ранее фононные лазеры, изготовленные из небольших объектов, страдали от слабых и неточных звуковых волн, что ограничивало их полезность. Новый метод преодолевает эту проблему, по сути «запирая» звуковые волны в более стабильном и мощном состоянии.

Наноструктуры позволяют реализовать встроенный в чип световой волновой электронный частотный смеситель

Разработан электронный смеситель частот для обнаружения сигналов, который работает за пределами 0,350 ПГц с использованием крошечных наноантенн. Эти наноантенны могут смешивать различные частоты света, позволяя анализировать сигналы, колеблющиеся на порядки быстрее, чем самые быстрые, доступные для обычной электроники. Учёные подчеркивают использование сетей наноантенн для создания широкополосного электронного оптического частотного смесителя на чипе. Этот инновационный подход позволяет точно считывать формы оптических волн, охватывающие более одной октавы полосы пропускания. Важно, что этот процесс работал с использованием коммерческого лазера под ключ, который можно купить в готовом виде, а не с помощью высоконастраиваемого лазера. Хотя оптическое смешение частот возможно с использованием нелинейных материалов, этот процесс является чисто оптическим. Кроме того, толщина материалов должна быть во много раз больше длины волны, что ограничивает размер устройства микрометрическим масштабом. Продемонстрированный авторами метод световолновой электроники использует механизм туннелирования, управляемый светом, который обеспечивает высокую нелинейность для смешивания частот и прямого электронного вывода с использованием устройств нанометрового масштаба.

Крупный прорыв в области ядерных часов прокладывает путь к сверхточному измерению времени

Международная исследовательская группа под руководством ученых из JILA, совместного института Национального института стандартов и технологий (NIST) и Университета Колорадо в Боулдере, продемонстрировала ключевые элементы ядерных часов. Ядерные часы — это новый тип устройства для измерения времени, который использует сигналы из ядра атома. Результаты исследования были опубликованы в выпуске журнала Nature от 4 сентября в качестве заглавной статьи. Учёные использовали специально разработанный ультрафиолетовый лазер для точного измерения частоты скачка энергии в ядрах тория, встроенных в твердый кристалл. Они также использовали оптическую частотную гребенку, которая действует как чрезвычайно точная световая линейка, для подсчета количества циклов ультрафиолетовой волны, которые создают этот скачок энергии. Хотя эта лабораторная демонстрация не является полностью разработанными ядерными часами, она содержит все основные технологии для них.