Компьютерная голография сплита Ломана даёт быстрое создание 3D-голограммы при одноэтапном дифракционном расчете

Традиционные методы создания голограмм, генерируемых компьютером (CGH), основаны на повторяющихся вычислениях, что приводит к увеличению вычислительной сложности. Чтобы решить эту проблему, учёные представили новый метод генерации CGH, который значительно снижает вычислительные затраты при сохранении высококачественной 3D-визуализации. Подход использует модель дифракции на основе разделенной линзы Ломана, что позволяет быстро синтезировать трехмерные голограммы посредством одношагового расчета обратного распространения. Благодаря включению специально разработанной виртуальной цифровой фазовой модуляции в разделенную линзу Ломана их метод обеспечивает высокоточную реконструкцию трехмерных сцен с точным восприятием глубины. Для проверки эффективности были проведены моделирование и серия экспериментов.

Фононное упрочнение золота при интенсивном лазерном возбуждении

Получены экспериментальные доказательства фононного упрочнения в лазерно-возбужденном золоте с использованием дифракции рентгеновских лучей на жестком рентгеновском лазере на свободных электронах. Когда некоторые материалы, например кремний, подвергаются интенсивному лазерному возбуждению, они быстро распадаются. Но золото делает обратное: оно становится более прочным и устойчивым. Это происходит потому, что меняется способ совместной вибрации атомов золота – их фононное поведение.

Новый метод измерения дифракции атомов гелия с микроскопическим пространственным разрешением

Исследователи из Кембриджского университета и Университета Ньюкасла недавно представили новый метод измерения дифракции атомов гелия с микроскопическим пространственным разрешением. Этот метод, изложенный в статье в журнале Physical Review Letters, позволяет физикам изучать электроночувствительные материалы и лучше понимать их морфологию с помощью микродифракции гелия. В экспериментах был использован сканирующий гелиевый микроскоп, в котором для коллимации пучка гелия используется точечное отверстие. С помощью этого микроскопа и тщательно разработанной стратегии удалось получить дифракционные картины с небольшой области (около 10 мкм) образца, несмотря на использование фиксированного детектора.

Обнаружение скрытых дефектов материалов с помощью однопиксельного терагерцового датчика

Учёные разработали уникальный терагерцовый датчик, который может быстро обнаруживать скрытые дефекты или объекты в целевом объеме образца с помощью однопиксельного спектроскопического терагерцового детектора. Вместо поточечного сканирования и формирования цифрового изображения этот датчик исследует объем образца, освещенного терагерцовым излучением за один снимок без формирования цифровой обработки изображения. Статья опубликована в журнале Nature Communications. Этот новый датчик состоит из серии дифракционных слоев, автоматически оптимизированных с использованием алгоритмов глубокого обучения. После обучения эти слои преобразуются в физический прототип с использованием подходов аддитивного производства, таких как 3D-печать. Это позволяет системе выполнять полностью оптическую обработку без обременительной необходимости растрового сканирования или захвата/обработки цифровых изображений.

Фемтосекундная электронная и водородная структурная динамика в аммиаке, полученная с помощью дифракции сверхбыстрых электронов

Ученые поймали в действии быстро движущиеся атомы водорода — ключ к бесчисленным биологическим и химическим реакциям. Команда, возглавляемая исследователями из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и Стэнфордского университета, использовала дифракцию сверхбыстрых электронов (UED) для регистрации движения атомов водорода внутри молекул аммиака. Предполагалось, что можно отслеживать атомы водорода с помощью дифракции электронов, но до сих пор никому не удалось провести этот эксперимент успешно. Результаты, опубликованные в Physical Review Letters, используют силу высокоэнергетических мегаэлектронвольт (МэВ) электронов для изучения атомов водорода и переноса протона, при котором единственный протон, составляющий ядро атома водорода, перемещается от одной молекулы к другой.

Универсальные линейные преобразования интенсивности с использованием пространственно некогерентных дифракционных процессоров

Разработаны методы проектирования полностью оптические универсальные линейные процессоры пространственно-некогерентного света. Такие процессоры содержат набор структурно спроектированных поверхностей и используют последовательную дифракцию света на этих структурированных поверхностях для выполнения желаемого линейного преобразования входного светового поля без использования внешних цифровых вычислительных мощностей.

Топологически структурированный свет определяет положение нанообъектов с атомарным разрешением

Исследователи из Университета Саутгемптона и Технологического университета Наньян недавно представили неинвазивный подход к оптическим измерениям с разрешением атомного масштаба. Предлагаемый ими подход, изложенный в Nature Materials, может открыть новые захватывающие возможности для исследований в различных областях, позволяя ученым характеризовать системы или явления в масштабе доли миллиардной доли метра.

Апохроматическая фокусировка рентгеновских лучей

Группа ученых из Института Пауля Шеррера, Базельского университета и DESY продемонстрировала первую в мире реализацию апохроматической фокусировки рентгеновских лучей с использованием специальной комбинации преломляющей линзы и зонной пластины Френеля. Этот инновационный подход позволяет корректировать хроматическую аберрацию, от которой страдают как преломляющие, так и дифракционные линзы, в широком диапазоне энергий рентгеновского излучения. Эта новаторская разработка в области рентгеновской оптики была только что опубликована в журнале Light: Science & Applications.

Трехмерные фемтосекундные снимки изолированных граненых наноструктур

Рентгеновская дифракция использовалась более ста лет для понимания структуры кристаллов или белков — например, в 1952 году таким образом была открыта хорошо известная структура двойной спирали ДНК, несущая генетическую информацию. В этом методе исследуемый объект бомбардируется коротковолновыми рентгеновскими лучами. Затем дифрагированные лучи интерферируют и, таким образом, создают характерные картины дифракции, из которых можно получить информацию о форме объекта.

Повышение точности определения давления в экспериментах по наносекундной рентгеновской дифракции

В новом исследовании, опубликованном в Physical Review B, ученые Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) сообщают о серии экспериментов по дифракции рентгеновских лучей на пяти металлах, динамически сжатых до 600 ГПа (давление 6 000 000 атмосфер). В дополнение к сбору информации об атомной структуре для нескольких сжатых образцов группа продемонстрировала другой подход к определению давления, применимый к экспериментам по дифракции рентгеновских лучей при квазиизоэнтропическом линейном сжатии.