Звуковой сазер перещеголяет световой лазер

Идея разработки лазера, использующего вместо световых лучей звуковые волны, появилась более полувека назад. Однако долго оставалась не более чем концепцией. Лишь в 2006 году английские исследователи из Университета Ноттингема приступили к практическим работам, которые на днях увенчались успехом. Эта инновация уже считается самым главным открытием 21-ого века в акустике.

В разработке приняли участие как физики из Ноттингема, так и их украинские коллеги из Института физики полупроводников имени Лашкарева. Совместными усилиями был создан полный акустический аналог лазера, получивший название «сазер». Новинке прочат большое будущее – ее возможности можно использовать в компьютерных технологиях, системах обработки и вывода изображений, а также в качестве высокоточных сканеров в аэропортах.

В основе работы лазера лежит возбуждение электронов при помощи внешнего источника питания, что приводит к выбросу излишков энергии в виде фотонов. Взаимодействуя друг с другом, фотоны образуют лавинообразно растущий поток, который, в свою очередь собирается в единый луч и направленно испускается. Так образуется однородный луч света, который можно контролировать, а все фотоны, составляющие его, имеют одинаковую частоту и амплитуду колебаний.

Читайте также "Портативная черная дыра расскажет о Вселенной"

По такому же принципу работает и сазер, в котором свет заменен на звук, порождающий акустические волны под названием «фононы». Поток фононов собирают не оптической линзой, а сверхточной «супер-решеткой». Это устройство создано из 50 тончайших слоев двух полупроводниковых материалов – арсенита галлия и арсенита алюминия. Каждый слой имеет толщину всего несколько атомов.

Подобно фотонам в лазере, фононы лавинообразно накапливаются под воздействием дополнительной энергии и многократно отражаются внутри «супер-решетки», пока не вырвутся на свободу в виде звукового потока с невероятно высокой частотой. Это и является главным достоинством сазера – первого в мире устройства, способного генерировать звук в терагерцовом диапазоне, то есть длина волны составляет лишь считанные нанометры.

Очень важным преимуществом сазера является возможность создавать фононовый поток и управлять им, изменяя параметры "супер-решетки", что открывает перед новинкой огромное поле деятельности в науке и технике.

Смотрите фоторепортажи в разделе "Наука и история"

Например, использование в сонограмме – методике поиска объектов на наноуровне. А также в медицинском сканировании, что позволит обнаруживать недоступные УЗИ микроскопические формирования – для этого достаточно настроить сазер на генерирование терагерцовых электромагнитных волн.

Главное же применение сазера ожидается в компьютерных технологиях. Предварительные расчеты показали, что он может быть использован для ускорения передачи данных внутри микросхем, а также между ними. Что даст импульс к созданию компьютеров, работающие в тысячи раз быстрее современных.

Один из участников проекта, профессор Энтони Кент из Колледжа физических и астрономических наук Ноттингемского университета, так оценил новинку: «Наша работа на сазером была лишь попыткой изучить еще одну сторону науки. Но неожиданно получившийся результат оказался способен изменить все представление о современной акустике. Мне кажется, что сазер может сыграть такую же роль в технологиях, как и лазер, который за полвека своего существования преобразил оптику».

Читайте также в разделе "Наука и техника"