Ученые из Университетского колледжа в Лондоне создали первый в своем роде мазер, который способен работать в непрерывном режиме при комнатной температуре.
Это достижение открывает путь к практическому применению мазеров в различных областях науки и техники. Об этом сообщает портал Portaltele.
В 2012 году группа ученых продемонстрировала, что мазер, созданный на базе молекул органического соединения пентацена, способен работать при комнатной температуре, производя импульсы микроволнового излучения длительностью в тысячные доли секунды. Любая попытка более длительной работы мазера приводила к плавлению его кристалла.
Мы надеемся, что наша работа позволит сделать мазеры такими же популярными, как и традиционные лазеры,– отметил доктор Джонатан Бриз.
Как тело нового мазера ученые использовали алмаз, который самостоятельно вырастили в обогащенной азотом атмосфере. В результате этого под влиянием фокусировочного электронного луча множество атомов углерода в структуре синтетического алмаза были замещены атомами азота, формируя дефекты кристаллической решетки, известные под названием азотной вакансии (NV-центр).
После этого алмаз нагрели до высокой температуры. Это позволило атомам азота и углерода сформировать пары, которые иногда используются как кубиты в квантовых технологиях.
Кристалл обработанного синтетического алмаза положили внутрь сапфирового кольца, которое выступало в роли концентратора энергии микроволновых волн, и осветили светом зеленого лазера. Проведенные эксперименты показали, что такой мазер способен работать при комнатной температуре долгое время.
Ученые, сделавшие это открытие, считают, что созданные ими мазеры уже очень скоро могут быть использованы в различных областях, включая рентгенографию, системы безопасности аэропортов, в радиоастрономии и в системах дальней космической связи. Кроме этого, мазеры могут быть использованы в технологиях квантовых вычислений, обеспечивая управление состоянием и считывание информации, хранящейся в квантовых битах, кубитах.
Что такое мазер?
Квантовый генератор, излучающий когерентные радиоволны в сантиметровом или миллиметровом диапазоне (длина волны порядка сантиметра). В 1954 году был изобретен первый квантовый генератор микроволнового излучения – мазер, который является ближайшим родственником лазера. Однако, в отличие от лазеров, которые получили очень широкое распространение, мазеры используются гораздо реже из-за того, что для их нормальной работы нужно охлаждение до температуры, близкой к температуре абсолютного нуля – минус 273 градуса Цельсия.