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.

Подтверждение "научной безубыточности" в реакции термоядерного синтеза с использованием лазера

Пять независимых групп исследователей рассмотрели работу и заявления группы Национального центра зажигания (NIF), которая объявила в декабре 2022 года, что они достигли первой реакции термоядерного синтеза с использованием лазера, которая превысила «научную безубыточность» — в которой больше энергии было произведено в результате искусственной реакции синтеза, чем использовано в ходе реакции. Учёные обстреляли лазерами капсулу, содержащую два типа тяжелого водорода. Это привело к выбросу рентгеновских лучей, что запустило процесс термоядерного синтеза. В эксперименте было использовано 2,05 мегаджоуля энергии для питания лазеров и измерено 3,15 мегаджоуля энергии реакции термоядерного синтеза. Во время эксперимента материал в капсуле был неожиданно перегрет за счет энергии реакции термоядерного синтеза до энергий, превышающих ту, которую дают лазеры.

Демпфирование Пойнтинга-Робертсона световых парусов с лазерным приводом

Световой парус будет следовать за лучом только в том случае, если он идеально сбалансирован. Если парус слегка наклонен относительно луча, отраженный лазерный свет придаст парусу небольшой поперечный толчок. Со временем отклонение будет увеличиваться, заставляя траекторию все время отклоняться. Нам никогда не удастся выровнять световой парус идеально, поэтому нужен способ исправить небольшие отклонения. В противовес тяжести гироскопической системы предложено использовать радиационный эффект Пойнтинга-Робертсона. Например, пылинка, вращающаяся вокруг Солнца, видит свет, идущий под небольшим углом вперед из-за ее движения через солнечный свет. Этот небольшой компонент света может немного замедлить астероид. Эффект заставляет пыль с течением времени дрейфовать к внутренней части Солнечной системы. В статье авторы рассматривают двумерную модель, а для простоты луч света представлял простую монохроматическую плоскую волну. Показано, что эффекты относительного движения удерживают корабль в равновесии.

Генерация мощных оптических вихрей с помощью лазерного генератора на тонком диске

Экспериментальную установку можно разделить на две части: вихревой генератор с тонким диском, который используется для генерации вихревого света с высокой выходной мощностью, и интерферометр Маха-Цендера, который используется для обнаружения спиральных фазовых характеристик. Изменяя положение устойчивой области резонатора, можно регулировать размер лазерного пятна основной моды на диске. В этом случае усиление каждого режима порядка можно контролировать. В эксперименте режим Лагерра Гаусса (LG) первого порядка контролировался так, чтобы иметь самый низкий порог колебаний, который доминировал над колебаниями в резонаторе и достигал высокой выходной мощности. Чтобы добиться контроля хиральных свойств, в полость была добавлена пластина из плавленого кварца с покрытием, чтобы разрушить симметрию пропускания положительного и отрицательного хирального вихревого света, что позволило контролировать хиральные свойства путем настройки угла пластины.

Силовая микроскопия с временным разрешением с использованием метода модуляции времени задержки

Ранее был разработан метод сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) с временным разрешением, сочетая СТМ с лазерной технологией для достижения наноуровня пространственного разрешения и фемтосекундного временного разрешения. Этот метод сыграл важную роль в выяснении различной динамики фотовозбуждения. Однако зависимость СТМ от электрического тока между зондом и образцом ограничивает его применение проводящими материалами. В исследовании, опубликованном в журнале Applied Physics Express, учёные разработала новую систему АСМ с временным разрешением, повысив ее работоспособность за счет объединения АСМ с уникальной технологией ультракоротких лазерных импульсов. Эта разработка позволяет измерять высокоскоростную динамику в более широком диапазоне материалов с нанометровым разрешением, включая изоляторы.

Гиперзвук исправит дефекты полупроводников

Коллектив исследователей из ФИАН и МФТИ разрабатывает подход, который в перспективе позволит без прямого контакта с полупроводником вылечивать в нем некоторые типы дефектов. Ученые демонстрируют возможность «выгонять» дефект из полупроводниковой структуры с помощью лазерного гиперзвука, а движение дефекта детектируют по тонким изменениям в структуре пространственного свечения кристалла. Исследование поможет в разработке простой и доступной технологии улучшения качества полупроводниковых гетероструктур. Работа опубликована в журнале Journal of Applied Physics.

Синхронизация фаз скручивания в двумерных материалах

Группа китайских исследователей использовала новую теорию, чтобы изобрести новый тип ультратонкого оптического кристалла с высокой энергоэффективностью, заложив основу для лазерных технологий следующего поколения. Созданный твист-нитрид бора (TBN) толщиной микрона является самым тонким оптическим кристаллом, известным в настоящее время в мире. По сравнению с традиционными кристаллами той же толщины его энергоэффективность повышена в 100–10 000 раз. "то достижение является оригинальной инновацией Китая в теории оптических кристаллов и создало новую область создания оптических кристаллов из двумерных тонкопленочных материалов легких элементов. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Лазерно-индуцированное позиционное и химическое переупорядочение решетки, генерирующее ферромагнетизм

Чтобы намагнитить железный гвоздь, нужно просто несколько раз провести по его поверхности стержневым магнитом. Однако существует гораздо более необычный метод: группа специалистов под руководством Центра имени Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) некоторое время назад обнаружила, что определенный сплав железа можно намагничивать ультракороткими лазерными импульсами. Исследователи объединились с Laserinstitut Hochschule Mittweida (LHM) для дальнейшего изучения этого процесса. Обнаружено, что это явление происходит и с материалами другого класса, что значительно расширяет потенциальные перспективы применения. Рабочая группа представляет свои выводы в журнале Advanced Functional Materials.

Ускорение сгустка высокозарядных электронов до 10 ГэВ в 10-сантиметровом ускорителе кильватерного поля с помощью наночастиц

Исследователи из Техасского университета в Остине, нескольких национальных лабораторий, европейских университетов и техасской компании TAU Systems Inc. продемонстрировали компактный ускоритель частиц длиной менее 20 метров, производящий электронный луч с энергией 10 миллиардов электронвольт (10 ГэВ). В настоящее время в США действуют только два других ускорителя, которые могут достичь таких высоких энергий электронов, но длина обоих составляет около 3 километров.

Разработан новый подход для однократной характеристики ультракоротких лазерных импульсов на свободных электронах

Ученые из Шанхайского института перспективных исследований (SARI) Китайской академии наук предложили и подтвердили новый подход к однократной характеристике ультракоротких лазерных импульсов на свободных электронах, основанный на собственной спектральной интерферометрии. Их инновационный подход, опубликованный в журнале Physical Review Letters, предлагает многообещающее решение проблем сверхбыстрых научных экспериментов. Был использован эффект подтягивания частоты как способ вызвать спектральный сдвиг. Этот позволило генерировать как сверхбыстрый импульс излучения, так и опорный импульс из одного и того же электронного пучка, что обеспечило самопривязку спектральной интерферометрии импульса излучения. С помощью установки мягкого рентгеновского лазера на свободных электронах продемонстрировано, что этот подход может точно восстановить полную спектрально-временную информацию аттосекундных рентгеновских импульсов с частотой ошибок восстановления менее 6%.