Протягом останнього десятиліття або навіть двох, сильні магнітні поля використовуються в безлічі галузей науки і техніки, включаючи матеріалознавство, медицину тощо Однак, апаратні засоби, що дозволяють отримувати такі магнітні поля, досить сильно відстають у розвитку в порівнянні з постійно зростаючими потребами. Не так давно дослідницька група з університету Оттави і деяких інших канадських наукових установ знайшла новий спосіб генерації магнітних полів великої сили за допомогою імпульсів лазерного світла. Більш того, цей же спосіб дозволяє «включити і вимкнути» магнітне поле дуже швидко, що відкриває цілий ряд абсолютно нових перспектив для його практичного використання.

Виконана канадськими вченими робота базується на результатах попередніх досліджень, які були спрямовані на використання лазерів для прискорення процесу генерації магнітного поля. У цих дослідженнях імпульси лазерного світла використовувалися для забезпечення руху електронів в плазмі по круговій траєкторії, але такий підхід вимагає використання надзвичайно потужних лазерів, які самі по собі є рідкістю і знаходяться в розпорядженні лише невеликої кількості лабораторій у всьому світі.

Під час нових досліджень вчені використовували лазерний промінь не з вихровий, як раніше, а з азимутально-векторної поляризацією. Електричне поле в такому промені має форму радіальних кіл навколо центру променя, і це поле змушує електрони плазми рухатися по кільцевій траєкторії, що генерує магнітне поле, спрямоване вздовж напрямку променя лазерного світла. Для синхронізації руху електронів використовується світло другого лазера, частота якого в два рази вище частоти першого, і такий метод дозволяє домогтися прискореного руху електронів в момент піку напруженості електричного поля, створюваного світлом першого лазера.

Проведені розрахунки показали, що імпульс основного лазера з енергією 11.3 мікроджоулів і додатковий імпульс з енергією 1.9 мікроджоулів і подвоєною частотою здатні згенерувати магнітне поле, силою в 8 Тесла, яке протримається протягом 50 фемтосекунд часу. А чергування імпульсів дозволить отримати імпульсне магнітне поле, яке буде діяти завжди. Однак, якщо використовувати такий підхід для вивчення властивостей магнітних матеріалів, то швидке включення і виключення настільки сильного магнітного поля, швидше за все, просто зруйнує досліджувані зразки, для запобігання такого потрібно ряд додаткових захисних заходів.

Однак, і в тому вигляді, в якому він є сьогодні, новий лазерний метод створення сильних магнітних полів вже може бути використаний в областях оптоелектроніки і спінтроніки для створення швидкодіючих ключів і перемикачів, що забезпечують роботу пристроїв, побудованих на основі згаданих технологій. Джерело

Дослідники з Швейцарського федерального політехнічного університету Лозанни (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) розробили Нанопристрій, яке працює в 10 разів швидше, ніж самі високошвидкісні сучасні транзистори, а по відношенню до звичайних кремнієвим транзисторам, використовуваним в комп’ютерних чіпах, вони демонструють 100- кратну перевагу по швидкодії. Це Нанопристрій здатне виробляти хвилі терагерцового діапазону, в яких укладено досить велика кількість енергії, що відкриває перспективи його використання в областях безконтактного хімічного аналізу, мультиспектрального фото- і відеозйомки, високошвидкісний радіозв’язку і т.п.

Пристрій складається з двох металевих пластин, розташованих на видаленні 20 нанометрів один від одного. Прикладений до пластин електричний потенціал створює нанорозмірні хмара плазми в проміжку між пластинами і коли значення цього потенціалу збільшується вище певного порогу, потужний потік електронів спрямовується від однієї пластини до іншої. Таке узгоджений рух електронів створює імпульс, амплітудою від 10 до 100 Вольт, який виробляє високочастотні радіохвилі.

Таким чином, пристрій виробляє імпульси, тривалість яких обчислюється пікосекунди. При цьому, пристрій здатний працювати практично в безперервному режимі, виробляючи 50 мільйонів імпульсів в секунду. Але найголовнішим є те, що виробляються імпульси є одночасно і високочастотними, і високоенергетичними, чого дуже складно домогтися за допомогою будь-яких інших методів.

Генератор таких потужних пікосекундних імпульсів має величезний потенціал для його практичного використання в інноваційних методах діагностики та лікування різних захворювань, включаючи і терапію раку. Терагерцеві радіохвилі знаходяться між мікрохвильової і інфрачервоної частинами електромагнітного спектра, їх частоти знаходяться в діапазоні від 1 мільярда до 30 трильйонів коливань в секунду, вони не мають іонізуючого характеру і тому абсолютно безпечні для людини. Такі хвилі мають відмінну рису — вони практично безперешкодно проникають крізь папір, одяг, деревину і навіть будівельний бетон.

Нанопристрій, розроблене швейцарськими вченими, може бути виготовлено на поверхні кристала звичайного чіпа або на поверхні гнучкої підкладки. Це, в свою чергу, дозволить використовувати такі пристрої, встановлені в смартфонах або інших переносних приладах, для екологічного моніторингу, експрес-аналізу харчових продуктів і для багато іншого, що принесе людині неоціненну користь. Джерело