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Quantensensor zur Messung der Intensität, Polarisation und Wellenlänge von Licht

05.06.2022

Ein Forscherteam der Yale University und der University of Texas in Dallas hat einen winzigen quantenoptischen Sensor entwickelt, der etwa ein Tausendstel der Größe eines menschlichen Haares hat. Aber trotz einer so geringen Größe hat dieser Sensor die größten Möglichkeiten, indem er die Quanteneigenschaften von Elektronen nutzt und gleichzeitig die Intensität, Polarisation und Wellenlänge von Licht messen kann. Die Schaffung eines solchen universellen Sensors wird es in Zukunft ermöglichen, bedeutende Durchbrüche in den Bereichen Astronomie, Gesundheitswesen und Fernerkundung zu erzielen.

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler herausgefunden, dass das Verdrehen oder anderweitige Verformen bestimmter Materialien diesen Materialien in einigen Fällen bestimmte Eigenschaften verleihen kann, die sie normalerweise nicht besitzen. Auch in diesem Fall nutzten die Wissenschaftler eine solche Methode und wendeten sie auf ein zweischichtiges Graphen an, das TDBG (twisted double bilayer graphene) genannt wurde. Das Verdrehen von Graphen bricht die Symmetrie seines Kristallgitters und verleiht Graphen völlig neue Eigenschaften.

Eine solche Veränderung der Eigenschaften von Graphen führte dazu, dass sich der sogenannte anomale photovoltaische Effekt (APVE) in gekrümmtem Graphen stark zu manifestieren begann. Dieser Effekt besteht in der Umwandlung von Licht in einen elektrischen Strom, dessen Größe proportional von der Intensität, Polarisation und Wellenlänge des Lichts abhängt. Darüber hinaus können einige der Parameter dieses Effekts durch an das Graphen angelegte Spannung "abgestimmt" werden.

Als nächstes erstellten die Wissenschaftler ein spezielles künstliches neuronales Netzwerk, das mit Daten trainiert wurde, die von einem Graphensensor empfangen wurden, der mit Licht mit verschiedenen Parametern bestrahlt wurde. Und nach einem solchen Training war das neuronale Netzwerk in der Lage, die Sensormesswerte zu „decodieren“, was zuverlässige und genaue Ergebnisse für jeden der oben genannten Lichtparameter lieferte.

Die geringen Abmessungen des neuen intelligenten Sensors, der allein ziemlich komplexe, sperrige und teure Geräte ersetzen kann, wird es in Zukunft ermöglichen, völlig neue Arten von astronomischen Instrumenten, medizinischen Diagnosegeräten, Sichtsystemen für autonome Fahrzeuge und Flugzeuge usw . Darüber hinaus erschließen die Arbeiten der Wissenschaftler ein ganz neues Gebiet, in dem „deformierte“ Materialien als nichtlineare optische Komponenten wirken werden.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Bionisches Augenimplantat 05.08.2015

Vor zwei Jahren genehmigte die U.S. Food and Drug Administration die Verwendung einer Erfindung von Second Sight, einem in Kalifornien ansässigen bionischen Auge namens Argus II. In Europa wurde das Auge, dessen Entwicklung 200 Millionen Dollar kostete, 2011 zur Verwendung zugelassen (man erinnere sich, dass Argus in der antiken griechischen Mythologie ein vieläugiger Riese und wachsamer Wächter war).

Das System wurde ursprünglich zur Behandlung von Retinitis pigmentosa entwickelt, einer erblichen degenerativen Augenerkrankung, die zu schwerer Sehbehinderung und häufig zur Erblindung führt. Es besteht aus einer in einer Brille installierten Miniatur-Videokamera, die drahtlos mit einem Empfänger und einer Reihe von Mikroelektroden verbunden ist, die in die Netzhaut des Patienten implantiert werden. Die Matrix, die einen Blickwinkel von 20 Grad abdeckt, stimuliert die lebenden Zellen der Netzhaut mit elektrischen Impulsen, die über den Sehnerv das Gehirn erreichen. Obwohl das normale Sehvermögen nicht wiederhergestellt wird, können die Patienten lernen, diese Signale zu interpretieren und sogar Farben, Großbuchstaben und Objekte zu erkennen.

In diesem Jahr begann Second Sight damit, das Argus II-Gerät für eine völlig andere Krankheit zu testen – die trockene Makuladegeneration, bei der im Gegensatz zur Retinitis pigmentosa das zentrale Sehvermögen beeinträchtigt ist. Fünf Patienten sollen an den Studien teilnehmen. Der erste unter ihnen war ein 80-jähriger Engländer, dem das Gerät Anfang Juli als Ergebnis einer von Professor Paulo Stanga von der Universität Manchester geleiteten Operation implantiert wurde.

Nach einer vierstündigen Operation konnte der Patient mit einem bionischen Auge vertikale, horizontale und diagonale Linien auf einem Computerbildschirm erkennen. Außerdem begann die Patientin zwei Wochen nach der Operation, die Umrisse von Gegenständen und Personen recht gut zu erkennen.

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