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Nanolaser für die Photonik

10.08.2012

Wissenschaftler der University of Texas haben in Zusammenarbeit mit Kollegen aus Taiwan und China den weltweit kleinsten Halbleiter-Nanolaser entwickelt. Dieses Gerät kann einen Durchbruch auf dem Gebiet der Photonik mit großen Aussichten für die Computer-, Medizin-, Telekommunikations- und andere Branchen erzielen. Erstmals ist es Wissenschaftlern gelungen, einen Laser zu entwickeln, der kontinuierlich bei einer Wellenlänge unterhalb der Beugungsgrenze emittiert. Das grüne Licht eines Nanolasers ist zu schwach, um mit bloßem Auge gesehen zu werden.

Miniatur-Halbleiterlaser sind eine Schlüsselkomponente für die schnellen, energieeffizienten Computer der Zukunft, die Photonen anstelle von Elektronen zur Signalübertragung verwenden werden. Solche Computer, die Nanolaser verwenden, werden in der Lage sein, optische Signale zu erzeugen und Informationen viel schneller und mit weniger Wärme zu übertragen als elektronische Geräte. Bisher waren Größe und Leistung photonischer Geräte jedoch durch die optische XNUMXD-Beugungsgrenze begrenzt.

Der Nanolaser besteht aus Galliumnitridstäben, die teilweise mit Indiumgalliumnitrid gefüllt sind (normalerweise werden diese Materialien in LEDs verwendet). Die Oberseite der Nanostäbchen ist mit einer 5 nm dünnen Isolierschicht aus Silizium überzogen, die wiederum mit einer auf atomarer Ebene vollkommen glatten Silberschicht (28 nm) überzogen ist (siehe Abbildung). Eine glatte Oberfläche ist der Schlüssel zur Entwicklung photonischer Geräte, die Plasmonen, die zur Übertragung großer Datenmengen verwendet werden, nicht streuen oder verlieren.

So konnten Wissenschaftler zum ersten Mal das Problem der Diskrepanz zwischen den Größen von elektronischen und photonischen Geräten überwinden, das das Haupthindernis für die Schaffung kompakter optischer Mikroschaltkreise und Kommunikationsgeräte war.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

Die Quantenmechanik überrascht uns immer wieder mit ihren mysteriösen Phänomenen und unerwarteten Entdeckungen. Kürzlich stellten Bartosz Regula vom RIKEN Center for Quantum Computing und Ludovico Lamy von der Universität Amsterdam eine neue Entdeckung vor, die sich mit der Quantenverschränkung und ihrem Zusammenhang mit der Entropie befasst. Quantenverschränkung spielt eine wichtige Rolle in der modernen Quanteninformationswissenschaft und -technologie. Aufgrund der Komplexität seiner Struktur ist es jedoch schwierig, es zu verstehen und zu verwalten. Die Entdeckung von Regulus und Lamy zeigt, dass die Quantenverschränkung einer Entropieregel folgt, die der für klassische Systeme ähnelt. Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven im Bereich der Quanteninformationswissenschaft und -technologie und vertieft unser Verständnis der Quantenverschränkung und ihrer Verbindung zur Thermodynamik. Die Ergebnisse der Studie weisen auf die Möglichkeit der Reversibilität von Verschränkungstransformationen hin, was ihre Verwendung in verschiedenen Quantentechnologien erheblich vereinfachen könnte. Eine neue Regel öffnen ... >>

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

Schnee für die Antarktis 29.07.2019

Um den Planeten vor der Erderwärmung zu retten, entwickeln Wissenschaftler immer extremere Strategien. Nach Harvard-Wissenschaftlern, die vorschlugen, die Erwärmung der Erde mit Sulfat-Aerosolen zu reduzieren, beschlossen Glaziologen der University of Tasmania, die Gletscher der Antarktis mit 74 Billionen Tonnen künstlichem Schnee zu retten.

Jüngste Studien haben gezeigt, dass das warme Wasser des Ozeans die Küstengletscher der Westantarktis wegspült, ihre Zerstörung beschleunigt und ins Wasser rutscht. Wenn all dieses Eis zusammenbricht, steigt der Wasserspiegel weltweit um etwa 3 Meter – für Küstenstädte wird es eine Katastrophe.

Um dies zu verhindern, schlagen Wissenschaftler vor, die Gletscher mit Kunstschnee zu verstärken. Modellergebnisse zeigen, dass die Gletscherzerstörung gestoppt werden kann, indem 10 Jahre lang jedes Jahr 10 Meter neues Eis hinzugefügt werden. Um diese Eismenge insgesamt zu bilden, wären 74 Billionen Tonnen künstlicher Schnee aus entsalztem Meerwasser erforderlich.

Es wird zwar nicht einfach sein, einen solchen Plan in die Praxis umzusetzen. Zum Vergleich: Die leistungsstärksten Beschneiungsanlagen produzieren heute 20 Tonnen Schnee pro Minute. Um 74 Billionen zu produzieren, müssten sie 700 Jahre arbeiten. Selbst wenn es ihnen gelingt, neue, leistungsstärkere Maschinen zu bauen, brauchen sie enorm viel Energie, noch dazu "grün". Allein um Wasser aus dem Ozean zu pumpen, muss man 000 Windturbinen bauen.

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