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光子からの分子

13.10.2013

初めて、光子を分子に結合することが可能になりました。これまで、このトピックに関する理論化でさえ、科学界で激しい議論を引き起こしてきました。ハーバード大学のミハイル・ルーキン教授とマサチューセッツ工科大学 (MIT) のヴラダン・ヴレティック教授は、実際に光の粒子から新しい形の物質を作り出すことに成功しました。科学者による発見は、光の性質に関する何十年にもわたる常識と矛盾しています。光子は、互いに相互作用しない質量のない粒子であると長い間信じられてきました。簡単に言えば、XNUMX つの光線は互いに単純に通り抜けます。しかし、科学者によって作成された「フォトニック分子」は非常に異なる振る舞いをし、理論的には、スターウォーズのライトセーバーなど、これまで信じられなかったことが可能になります.

「私たちが知っている光の特性のほとんどは、光子の質量の欠如と、それらが互いに相互作用しないという事実に関連しています。私たちは特別な種類の媒体を作成しました。その中で光子は、「それらは質量を持っているように振る舞い始める。その結果、光子は結合して分子を形成する。このタイプの束縛された光子状態は、かなり長い間理論家によって示唆されてきたが、まだ証明されていない.観察した。」

光子が相互作用すると、それらは互いに押し合い、互いにそらします。つまり、科学者の発見に照らして、固体の光の柱であるジェダイのライトセーバーは、もはやSFの愚かな概念のようには見えません. 「通常の」質量のない光子を互いに結合させるために、ルーキンと彼の同僚は、ルビジウム原子を真空チャンバーに送り込み、レーザーで絶対零度より数度高い温度まで冷却しました。その後、非常に弱いレーザーパルスを使用して、単一光子がルビチウム原子の雲に送られました。

光子が冷たい原子の雲に入ると、そのエネルギーがその経路にある原子を励起し、光子の速度を大幅に低下させます。光子のエネルギーは原子から原子へと伝達され、光子はそれを失いますが、最終的には雲から飛び出し、雲に入る前と同じ光パルスのままになります。

光子が雲を出るとき、コップ一杯の水の中の光線で起こるように、そのアイデンティティは保持されます。ルビジウム原子の場合、このプロセスはもう少し極端です。光は大幅に減速し、より多くのエネルギーを失います。しかし、科学者たちは別のことに驚いていました。光子は、ルビジウム原子の雲から XNUMX つの分子として一緒に出てきました。これらの「分子」はどのように形成され、なぜ誰もまだそのような分子を見たことがないのでしょうか?

光子が特別な形の物質に変換される効果は、リュードベリブロッケードと呼ばれます。これは、原子が励起されると、隣接する原子が同じ程度に励起されないという事実に基づいています。実際には、これは、XNUMX つの光子が原子雲に飛び込むと、最初の光子が原子を励起し、XNUMX 番目の光子が近くの別の原子を励起する前に強制的に前進することを意味します。簡単に言えば、光子は互いに引っ張ったり押したりします。つまり、間接的ではありますが (ルビジウム原子を介して)、分子のように相互作用します。ただし、光子が雲を出るとき、それらは単一の光子としてではなく、一緒に出ます。

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スターシップのための宇宙からのエネルギー 08.05.2024

新技術の出現と宇宙計画の発展により、宇宙での太陽エネルギーの生産がより実現可能になってきています。スタートアップ企業のトップである Virtus Solis は、SpaceX の Starship を使用して地球に電力を供給できる軌道上発電所を構築するというビジョンを共有しました。スタートアップ企業のVirtus Solisは、SpaceXのStarshipを利用して軌道上に発電所を建設するという野心的なプロジェクトを発表した。このアイデアは太陽エネルギー生産の分野を大きく変え、より利用しやすく、より安価になる可能性があります。このスタートアップの計画の中核は、Starshipを使って衛星を宇宙に打ち上げるコストを削減することだ。この技術的進歩により、宇宙での太陽エネルギー生産は従来のエネルギー源と比べてより競争力のあるものになると期待されています。 Virtual Solis は、Starship を使用して必要な機器を配送し、軌道上に大型太陽光発電パネルを構築することを計画しています。ただし、重要な課題の 1 つは、 ... >>

強力なバッテリーを作成する新しい方法 08.05.2024

技術の発展とエレクトロニクスの使用拡大に伴い、効率的で安全なエネルギー源を作り出すという問題はますます緊急になっています。クイーンズランド大学の研究者らは、エネルギー産業の状況を変える可能性のある高出力亜鉛ベース電池を開発するための新しいアプローチを発表した。従来の水ベースの充電式電池の主な問題の 1 つは電圧が低いことであり、そのため最新の機器での使用が制限されていました。しかし、科学者によって開発された新しい方法のおかげで、この欠点は見事に克服されました。研究の一環として、科学者たちは特別な有機化合物であるカテコールに注目しました。これは、バッテリーの安定性を向上させ、効率を高めることができる重要なコンポーネントであることが判明しました。このアプローチにより、亜鉛イオン電池の電圧が大幅に向上し、競争力が高まりました。科学者によると、このようなバッテリーにはいくつかの利点があります。彼らはbを持っています ... >>

温かいビールのアルコール度数 07.05.2024

最も一般的なアルコール飲料の 1 つであるビールは、飲む温度によって変化する独自の味を持っています。国際的な科学者チームによる新しい研究で、ビールの温度がアルコールの味の知覚に大きな影響を与えることが判明しました。材料科学者のレイ・ジャン氏が主導したこの研究では、温度が異なるとエタノールと水分子が異なる種類のクラスターを形成し、それがアルコールの味の知覚に影響を与えることが判明した。低温ではより多くのピラミッド状のクラスターが形成され、「エタノール」の辛味が軽減され、飲み物のアルコール感が軽減されます。逆に温度が上がるとクラスターが鎖状になり、アルコール感が強くなります。これは、白酒などの一部のアルコール飲料の味が温度によって変化する理由を説明します。得られたデータは飲料メーカーに新たな可能性をもたらします。 ... >>

ギャンブル依存症の主な危険因子 07.05.2024

コンピューターゲームは、385 代の若者の間でますます人気の娯楽となっていますが、それに伴うゲーム依存症のリスクは依然として重大な問題です。アメリカの科学者は、この中毒に寄与する主な要因を特定し、その予防のための推奨事項を提供するために研究を実施しました。 90 年間にわたり、10 人のティーンエイジャーを追跡調査し、どのような要因がギャンブル依存症になりやすいかを調査しました。その結果、研究参加者のXNUMX%は依存症のリスクがなかったが、XNUMX%がギャンブル依存症になったことが示された。ギャンブル依存症の発症の主な要因は、低レベルの向社会的行動であることが判明しました。向社会的行動のレベルが低い十代の若者は、他人の助けやサポートに興味を示さないため、現実世界との接触が失われ、コンピュータゲームが提供する仮想現実への依存が深まる可能性があります。これらの結果に基づいて、科学者たちは ... >>

交通騒音がヒナの成長を遅らせる 06.05.2024

現代の都市で私たちを取り囲む音は、ますます突き刺さるようになっています。しかし、この騒音が動物界、特に卵から孵化していないひよこのような繊細な生き物にどのような影響を与えるかを考える人はほとんどいません。最近の研究はこの問題に光を当てており、彼らの発達と生存に深刻な影響を与えることを示しています。科学者らは、シマウマダイヤモンドバックのヒナが交通騒音にさらされると、発育に深刻な混乱を引き起こす可能性があることを発見しました。実験によると、騒音公害によって孵化が大幅に遅れる可能性があり、孵化した雛は健康増進に関わる多くの問題に直面している。研究者らはまた、騒音公害の悪影響が成鳥にも及ぶことを発見した。生殖の機会の減少と生殖能力の低下は、交通騒音が野生動物に長期的な影響を与えることを示しています。研究結果はその必要性を浮き彫りにしている ... >>

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発電機は摩擦で動く 25.07.2012

国立科学財団、エネルギー省、および米国空軍が資金を提供した研究で、科学者たちは、XNUMX つの表面の摩擦から電気を生成する独自の摩擦電気発電機を開発することに成功しました。

研究者は、XNUMX 種類の異なるプラスチックをこすることによって生成される電荷を捕捉することにより、少量の電気を収集する別の方法を発見しました。新しいタイプの発電機は、ウォーキングなどの習慣的な活動を通じてエネルギーを生成できます。また、低消費電力のさまざまなナノデバイスや自己完結型圧力センサーにも使用できます。

摩擦電気発生器は、ポリエステルとポリジメチルシロキサン (PDMS) のシートで構成されています。 75枚のシートをこすると、ポリエステルが電子を供与し、PDMSが電子を受け取ります。これにより、PDMS の表面の電荷を分離し、双極子モーメントを生成するエアギャップが作成されます。その結果、電気負荷が接続されると、XNUMX つの表面の間に小さな電流が生成されます。素材の板同士をこすり合わせ続けると、発電機が発電し続けます。新しいデバイスの範囲は、ポリエステルとポリジメチルシロキサンが XNUMX% の透明度を持つという事実によって拡大されます。これにより、新しい発電機をタッチスクリーンの表面に埋め込むことができ、ユーザーの指のタッチからエネルギーを生成できます。

科学者たちは、新しい発電機の表面にあるさまざまな微細構造を調べたところ、小さなピラミッドが 0,13 V というかなり高い電圧で 18 平方センチメートルあたり約 XNUMX μA という最大の電流を生成することがわかりました。
開発者は、摩擦電気発電機の製造技術はシンプルで低コストであるため、大規模生産と実用化にスケールアップできると述べています。同時に、デバイスの信頼性は非常に高く、100 万回以上のサイクル後もエネルギーを生成し続けます。

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