Новости науки "Русского переплета"
TopList Яндекс цитирования
Русский переплет
Портал | Содержание | О нас | Авторам | Новости | Первая десятка | Дискуссионный клуб | Чат Научный форум
Первая десятка "Русского переплета"
Темы дня:

Мир собирается объявить бесполётную зону в нашей Vselennoy! | Президенту Путину о создании Института Истории Русского Народа. |Нас посетило 40 млн. человек | Чем занимались русские 4000 лет назад? | Кому давать гранты или сколько в России молодых ученых?


Rambler's Top100
Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Книжная лавка | Голосование | Топ-лист | Регистрация | Дискуссия
Лучшие молодые
ученые России

Подписаться на новости

АВТОРСКИЕ НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах" | "Terra & Comp" (Геология и компьютеры) | "Неизбежность странного микромира"| "Научно-популярное ревю"| "Биология и жизнь" | Теорфизика для малышей
Семинары - Конференции - Симпозиумы - Конкурсы

НАУКА В "РУССКОМ ПЕРЕПЛЕТЕ"
Проект поддержан Международной Соросовской Программой образования в области точных наук.
Новости из мира науки и техники
The Best of Russian Science and Technology
Страницу курирует проф. В.М.Липунов
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

22.11.2017
19:19

Левитирующие кремниевые наноцилиндры превратили в стрелки сверхточных часов

    Физикам удалось заставить вращаться левитирующие кремниевые наноцилиндры с постоянной частотой без потери устойчивости хода. Предложенная система является наиболее точными наномеханическими часами и может быть использована в качестве газового сенсора или для изучения квантовой механики вращательного движения, пишут ученые в журнале Nature Communications.

    Работа любого хронометра основана на использовании колебательных процессов с известным периодом, который при этом является устойчивым и не меняется со временем. Работа всех самых точных часов основана на электромагнитных или квантовых эффектах, например, для определения эталона времени сейчас используют атомные часы, в которых источником периодических колебаний являются электронные переходы между уровнями сверхтонкого расщепления. Создать же устойчивую механическую колебательную систему значительно сложнее, и устойчивость периода для самых точных нано- и микромеханических колебательных систем примерно на 7 — 9 порядков меньше, чем для атомных часов.

    Коллектив физиков из Австрии, Германии и Израиля под руководством Штефана Куна (Stefan Kuhn) из Венского университета предложил создать сверхстабильную колебательную систему, которую можно использовать для измерения времени, из вращающихся кремниевых наночастиц. Для этого с помощью лазерных ловушек с длиной волны 1550 нанометров ученые создали в вакууме массив левитирующих кремниевых наноцилиндров длиной 725 нанометров и диаметром 130 нанометров. Если в такой системе периодически переключать поляризацию света, с помощью которой осуществляется удержание наночастиц, то можно заставить их непрерывно вращаться с определенной частотой. Оказалось, что частота вращения наноцилиндров при этом синхронизируется с частотой лазерных импульсов.

    Таким образом физики заставили частицы вращаться с частотой около одного мегагерца. Из-за синхронизации частот вращательного движения наночастиц и внешнего источника возбуждения, устойчивость периода колебаний (отношение отклонения частоты к самой частоте) таких часов достигла 10−12, что означает накопление ошибки в одну секунду примерно за 11 тысяч лет. Для сравнения, атомные часы имеют точность примерно на 5 порядков выше, а самые точные наномеханические системы, которые были известны до этого, — на 4 порядка ниже.

    Объяснить повышенную устойчивость физики смогли, рассмотрев теоретическую модель, связывающую ориентацию наноцилиндра с поляризацией излучения. Оказалось, что устойчивые режимы вращения в таких системах действительно существуют в довольно широком диапазоне параметров. Подтвердить это ученым удалось, проварьировав частоту колебаний таких наномеханических часов примерно от 0,5 до 1,5 мегагерца без потери устойчивости. Из-за того, что устойчивость хода таких механических наночасов полностью определяется устойчивостью возбуждающих колебаний, то в будущем она может быть еще увеличена.

    Кроме того, вращение нанострелок оказалось чувствительно к внешним условиям, в частности, к внешнему давлению. Так, увеличение давления от 4 до 10 миллибар приводит к сдвигу фазы вращения примерно на 25 градусов.

    Ученые предполагают, что в будущем такие системы можно будет использовать в качестве элементов газовых сенсоров, например, для оценки скорости и турбулентности газовых потоков на наноуровне. Другим возможным применением таких часов авторы работы называют изучение квантовых свойств вращающихся систем, например, при испускании или поглощения фотонов.

    Новые технологии и материалы используются не только для повышения устойчивости работы наномеханических хронометров, но и для обычных наручных механических часов. Например, использование графена в некоторых элементах механических часов позволяет не только уменьшить их массу, но и повысить точность.

    По информации https://nplus1.ru/news/2017/11/22/nanowatch

    Обозрение "Terra & Comp".

Помощь корреспонденту
Кнопка куратора
Добавить новость
Добавить новости
НАУКА В "РУССКОМ ПЕРЕПЛЕТЕ"

Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Rambler's Top100


Rambler's Top100