Λέιζερ Ανοιχτού Αέρα Δυνατό με τη Μετατροπή Ενέργειας μεταξύ Νιτρικού και Αργού

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια Λος Άντζελες (UCLA) και το Ινστιτούτο Max Born δημοσίευσε μια μελέτη που δείχνει τη χρήση του Νιτρικού και του Αργού για τη δημιουργία λέιζερ φωτός. Η μελέτη βασίζεται σε δεκαετίες έρευνας στον τομέα της δημιουργίας λέιζερ ανοιχτού αέρα, τα οποία θα μπορούσαν κάποια μέρα να βελτιώσουν αισθητήρες, ρομποτική και πολλά άλλα. Εδώ είναι ό,τι χρειάζεται να γνωρίζετε.

Τεχνολογία Λέιζερ

Για δεκαετίες, ο κύριος τρόπος λειτουργίας των λέιζερ ήταν η εκπομπή μιας δέσμης φωτός μέσω μιας οπτικής κοιλότητας σε ένα ζεύγος καθρεπτών. Αυτοί οι καθρέπτες κατασκευάζονται και τοποθετούνται με τέτοιο τρόπο ώστε το φως να αναπηδάει μπρος-πίσω μεταξύ τους. Αυτή η αναπήδηση ενισχύει την ένταση του φωτός, δημιουργώντας τη συγκεντρωμένη δέσμη που βλέπετε.

Λέιζερ Ανοιχτού Αέρα

Από την αρχή της έρευνας για τα λέιζερ, υπάρχουν μηχανικοί που προσπαθούν να δημιουργήσουν λέιζερ φως χωρίς τη χρήση ενισχυτικών κοιλοτήτων και καθρεπτών. Στο πλαίσιο αυτής της έρευνας, υπάρχει ένα υποσύνολο μηχανικών που επιδιώκουν τη δημιουργία λέιζερ ανοιχτού αέρα. Αυτές οι συσκευές αξιοποιούν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ σωματιδίων που διεγείρονται από έντονο φως για να σχηματίσουν λέιζερ φως. Μέχρι πρόσφατα, αυτή η επιστημονική έννοια δεν ήταν εφικτή. Ωστόσο, φαίνεται ότι οι συνθήκες έχουν αλλάξει μετά τη δημοσίευση αυτής της πρόσφατης μελέτης.

Μελέτη Λέιζερ Ανοιχτού Αέρα Νιτρικού-Αργού

Η μελέτη αναφέρεται στη χρήση μιγμάτων Νιτρικού και Αργού για την πρόκληση λέιζερ χωρίς κοιλότητα στον ατμοσφαιρικό αέρα. Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters, εισάγει την έννοια και ένα λειτουργικό μοντέλο που πραγματοποίησε τη μεταφορά ενέργειας μέσω φωτονίων μεταξύ N₂ και Ar, με αποτέλεσμα μια αντίδραση υπερφθορισμού.

Η έρευνα της ομάδας εξετάζει πολλές διαφορετικές έννοιες, καθώς ο περιβάλλων αέρας περιέχει διάφορα συστατικά που θα μπορούσαν να προκαλέσουν μια υπερφθοριστική αντίδραση. Για να επαληθευτεί ότι το Αργό και το Νιτρικό ήταν τα ενεργά συστατικά στην αντίδραση, η ομάδα χρειάστηκε να παρακολουθήσει το σύζευξη των δύο σε ένα περιβάλλον σταθερό στην οξυγόνο. Οι δοκιμές αποκάλυψαν ενδιαφέροντα αποτελέσματα, συμπεριλαμβανομένων των διπλής κατεύθυνσης φαινομένων λέιζερ, που άνοιξαν το δρόμο για μια ποικιλία νέων επιστημονικών πειραμάτων.

Λέιζερ Ανοιχτού Αέρα – Δοκιμές

Οι δοκιμές ξεκίνησαν με μηχανικούς που χρησιμοποίησαν ένα λέιζερ αντλίας 261 nm για να διεγείρουν τα αέρια. Ο στόχος ήταν να αποκτηθεί βαθύτερη κατανόηση του γιατί το μίγμα του αργού παρουσιάζει μείωση του ρυθμού ιονισμού. Αυτή η δοκιμή οδήγησε τους μηχανικούς να εστιάσουν στην τριφωτονική αντήχουσα απορρόφηση φωτονίων 261 nm στο Ar. Εκεί ανακάλυψαν μια άμεση συσχέτιση με το φαινόμενο διπλής κατεύθυνσης λέιζερ.

Αυτό το φαινόμενο καταρράκτη διπλής κατεύθυνσης λέιζερ δοκιμάστηκε χρησιμοποιώντας μια ποικιλία παραμέτρων για να διασφαλιστεί ότι οι λεπτομέρειες της μετατροπής καταγράφηκαν. Η δοκιμή αποκάλυψε ότι η ανάμειξη νιτρικού με αργό δημιούργησε την επιθυμητή αντίδραση, ενώ άλλα μίγματα δεν παρήγαγαν κανένα παλμό λέιζερ διπλής κατεύθυνσης. Η μεγέθυνση αποκάλυψε ότι η τριφωτονική απορρόφηση φωτονίων 261 nm από άτομα Ar δημιουργεί ειδικά εκπομπή καταρράκτη υπερφθορισμού. Αυτή η αποκάλυψη ήταν μια σημαντική ανακάλυψη, καθώς προηγουμένως δεν ήταν γνωστό ότι ένας μηχανισμός μέσω φωτονίων που μεταφέρει ενέργεια από N2 σε Ar ήταν δυνατόν.

Τα επόμενα βήματα ξεκίνησαν με δοκιμές συχνότητας. Οι ερευνητές μετατόπισαν διάφορες συχνότητες μέχρι που παρατήρησαν ότι τα μόρια νιτρικού εμφανίζουν μη γραμμική τριφωτονική απορρόφηση σε μια ηλεκτρονικά διεγερμένη κατάσταση όταν εκτίθενται σε 261 nm σε Αργό που αντηχεί σε ελαφρώς διαφορετική συχνότητα. Αυτά τα δεδομένα συγκεντρώθηκαν για να χρησιμοποιηθούν στη δημιουργία νέων τύπων για μελλοντικά πειράματα.

Αποτελέσματα

Η μελέτη δείχνει κάποιες υποσχόμενες αποτελέσματα που θα μπορούσαν να ανατρέψουν την κοινότητα των λέιζερ. Για παράδειγμα, η ομάδα παρήγαγε με επιτυχία διπλής κατεύθυνσης καταρράκτες που διαρκούν στον ατμοσφαιρικό αέρα. Συγκεκριμένα, οι μηχανικοί κατάφεραν να δημιουργήσουν δύο χρωματιστές, διπλής κατεύθυνσης εκπομπές μέσω μιας ρύθμισης ανοιχτού αέρα χωρίς κοιλότητα.
Η έρευνα επίσης ρίχνει φως σε κάποιες απροσδόκητες ανακαλύψεις. Για παράδειγμα, η ομάδα παρατήρησε ότι η ποσότητα οξυγόνου που χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια του μίγματος επηρεάζει την αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων αργού και νιτρικού. Η έρευνά τους δείχνει ότι ένα μίγμα 1% O2 είναι ιδανικό για εκπομπή χωρίς κοιλότητα, διπλής κατεύθυνσης και παρόμοια με λέιζερ.

Οφέλη Λέιζερ Ανοιχτού Αέρα

Αυτή η τεχνολογία προσφέρει αρκετά οφέλη στην αγορά. Κατ’ αρχάς, επιτρέπει τη δημιουργία λέιζερ με λιγότερα μηχανικά μέρη. Τα λέιζερ ανοιχτού αέρα θα απαιτούν λιγότερη τεχνική και παραγωγική διαδικασία. Αυτά τα χαμηλότερα κόστη θα οδηγήσουν σε περισσότερες εφαρμογές.

Σταθερότητα

Η χρήση καθρεπτών στα σημερινά λέιζερ είναι μία από τις μεγαλύτερες αδυναμίες τους. Αυτές οι μικρές συσκευές πρέπει να βαθμονομηθούν τέλεια και να ευθυγραμμιστούν για να δημιουργήσουν τη δέσμη φωτός που αναμένετε. Οποιαδήποτε μικρή απόκλιση από την αρχική βαθμονόμηση της μονάδας μπορεί να καταστήσει τη συσκευή άχρηστη. Καθώς η χρήση των λέιζερ συνεχίζει να επεκτείνεται σε μεγάλες εμπορικές και στρατιωτικές εφαρμογές, υπάρχει ισχυρή ζήτηση για λέιζερ με λιγότερα κινούμενα εξαρτήματα. Τα λέιζερ Νιτρικού-Αργού είναι μια έξυπνη λύση.

Ελαφρύ Βάρος

Η χρήση ελαφρού Αργού και Νιτρικού θα βοηθήσει στη μείωση του συνολικού βάρους των λέιζερ στο μέλλον. Τα λέιζερ χρησιμοποιούνται ήδη σε πολλές μικροσκοπικές συσκευές. Ωστόσο, περιορίζονται στην κλίμακα λειτουργίας ανάλογα με τις δυνατότητες του κατασκευαστή να μειώσει τα βασικά εξαρτήματα. Ένα σύστημα βασισμένο στο Αργό θα απαιτούσε πολύ λιγότερο χώρο και θα ζυγίζει λιγότερο. Ως εκ τούτου, θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν το διαστρικό ταξίδι επόμενης γενιάς, τη νανοτεχνολογία και πολλά άλλα.

Πιθανές Εφαρμογές Χρήσης

Υπάρχουν πολλές εφαρμογές για αυτό το νέο στυλ λέιζερ φωτός. Από την παρακολούθηση και σάρωση μέσω συστημάτων LiDAR μέχρι την στόχευση κυττάρων καρκίνου, ο κόσμος είναι έτοιμος για πιο ακριβή και προσβάσιμα λέιζερ. Εδώ είναι μερικές πιθανές περιπτώσεις χρήσης για αυτές τις συσκευές που τροφοδοτούνται από Αργό.

Τεχνολογίες Απομακρυσμένης Αισθησίας

Η κύρια περίπτωση χρήσης της τεχνολογίας λέιζερ ανοιχτού αέρα είναι η βελτίωση της απομακρυσμένης αισθησίας. Αυτές οι συσκευές θα μπορούσαν να καταστήσουν δυνατή την ανίχνευση των πιο αδύνατων σωματιδίων φωτός καθώς αλληλεπιδρούν με το μίγμα νιτρικού και αργού. Συνεπώς, θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην κατασκευή πιο ευαίσθητων ηλιακών πάνελ, εξοπλισμού ασφαλείας και άλλων.

Υγεία

Τα λέιζερ συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται στον ιατρικό τομέα, από χειρουργικά εργαλεία μέχρι παροχή εγκεφαλικών σαρώσεων, αυτές οι συσκευές αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο η ανθρωπότητα θεραπεύει ασθένειες και παθήσεις. Η χρήση μικρότερων και λιγότερο πολύπλοκων συσκευών λέιζερ που τροφοδοτούνται από μίγματα Αργού-Νιτρικού θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για θεραπείες με νανορομπότ και άλλες ιατρικές επιλογές που σήμερα φαίνονται επιστημονική φαντασία.

Στρατιωτική Χρήση

Ο στρατός πειραματίζεται με τα λέιζερ περισσότερο την τελευταία δεκαετία. Τα βλέπουν ως μια φθηνή εναλλακτική λύση στην εκτόξευση ακριβών κατευθυνόμενων πυραύλων σε στόχους. Οι ανησυχίες τους έχουν αυξηθεί καθώς η χρήση μικρών και φθηνών drones έχει αφήσει τις περισσότερες μεγάλες στρατιωτικές δυνάμεις να αγωνίζονται να βρουν εναλλακτικές αεροπορικές άμυνες με παρόμοιο κόστος σε σχέση με τα ακριβά συστήματα πυραύλων.
Αυτή η έρευνα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία πιο αποτελεσματικών και ισχυρών λέιζερ που απαιτούν λιγότερη ενέργεια για χρήση. Στο μέλλον, αυτές οι συσκευές θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην προστασία των στρατιωτών και των πολιτών από επιθέσεις drones και κατευθυνόμενων πυραύλων. Θα μπορούσαν επίσης να προειδοποιούν για επερχόμενο κίνδυνο, δίνοντας στους ανθρώπους περισσότερο χρόνο να βρουν καταφύγιο με τα αγαπημένα τους πρόσωπα.

Ερευνητές

Η μελέτη Λέιζερ Ανοιχτού Αέρα Νιτρικού-Αργού πραγματοποιήθηκε από μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια Λος Άντζελες (UCLA) και στο Ινστιτούτο Max Born. Ο κύριος συγγραφέας του άρθρου είναι ο Zan Nie. Έλαβε βοήθεια από ομάδες υπό την ηγεσία των Chan Joshi και Misha Ivanov, οι οποίοι επίσης συνέγραψαν το άρθρο.

Δύο Εταιρείες που Μπορούν να Ωφεληθούν από την Έρευνα Λέιζερ Ανοιχτού Αέρα

Πολλές εταιρείες βασίζονται στα λέιζερ για να παρέχουν τις υπηρεσίες τους στην αγορά. Τα λέιζερ χρησιμοποιούνται σχεδόν παντού, από το άνοιγμα αυτόματων θυρών μέχρι τη σάρωση προϊόντων παντοπωλείου. Είναι εύκολο να ξεχάσουμε πόσο εξαρτάται ο κόσμος από αυτήν την τεχνολογία. Εδώ είναι μερικές εταιρείες που έχουν σημαντική θέση στην αγορά και θα μπορούσαν να ενσωματώσουν αυτήν την τεχνολογία στο μέλλον για να βελτιώσουν τα κέρδη τους.

1. Heico Corporation

HEI Διάγραμμα τιμής

Η Heico Corporation (HEI ) (HEI-A ) είναι μια εταιρεία κατασκευής τεχνολογίας αεροδιαστημικής με έδρα τη Φλόριντα, η οποία έχει τη δυνατότητα να ενσωματώσει αυτήν την τεχνολογική ανακάλυψη με μεγάλο αποτέλεσμα. Η εταιρεία προσφέρει προϊόντα σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένων των ιατρικών, τηλεπικοινωνιών, αεροδιαστημικών, αμυντικών, διαστημικών και ηλεκτρονικών βιομηχανιών. Ως εκ τούτου, είναι μια καλά αναγνωρισμένη επιχείρηση που έχει αποδειχθεί ως ανθεκτικό «hold» για τους επενδυτές.

Η Heico Corporation λειτουργεί μια τεράστια εγκατάσταση κατασκευής στη Φλόριντα που περιλαμβάνει το σχεδιασμό, την παραγωγή, την επισκευή, τη διανομή και τις πωλήσεις των διαφόρων προϊόντων της σε διάφορες βιομηχανίες. Η εταιρεία συνεχίζει να επεκτείνεται μετά την εξαγορά των τμημάτων Aerial Delivery και Descent Devices της Capewell Aerial Systems. Αυτή η κίνηση καθιέρωσε τη Heico Corporation ως σημαντικό παίκτη στις αγορές αεροδιαστημικής.

Πολλοί επενδυτές πιστεύουν ότι η Heico Corporation θα πετάξει ψηλά, συμπεριλαμβαμένου του Berkshire Hathaway (BRK.A ) (BRK-B ), του επενδυτικού ταμείου του Warren Buffett. Σημειωτέον, η HEI έχει κεφαλαιοποίηση αγοράς περίπου 14 δισεκατομμυρίων δολαρίων, η οποία αναμένεται να αυξηθεί καθώς αυξάνεται η ζήτηση για τα προϊόντα της.

2. Laser Photonics Corporation

LASE Διάγραμμα τιμής

Η Laser Photonics Corporation (LASE ) έχει την έδρα της στη Φλόριντα και αναγνωρίζεται ως καινοτόμος δύναμη στην τεχνολογία λέιζερ. Η εταιρεία προσφέρει μια σειρά προϊόντων βασισμένων σε λέιζερ στην αγορά, που περιλαμβάνουν συστήματα καθαρισμού λέιζερ, πλατφόρμες άμυνας, εξαρτήματα παρακολούθησης ασφαλείας και επαγγελματικά εργαλεία κοπής λέιζερ. Η Laser Photonics εμφανίζεται συχνά στη λίστα Fortune 500 κορυφαίων τεχνολογικών εταιρειών και λειτουργεί πάνω από 30 χρόνια. Η εταιρεία έχει δημιουργήσει στρατηγικές συνεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της συνεργασίας με την Fastenal Company (FAST ) για την παροχή προϊόντων λέιζερ στην αγορά.
Ο νεότερος μηχανισμός λέιζερ ανοιχτού αέρα θα μπορούσε να ωφελήσει τη Laser Photonics Corp τους επόμενους μήνες. Η εταιρεία θα μπορούσε να δει πιο αποτελεσματικές διαδικασίες παραγωγής εξαλείφοντας τη χρονοβόρα διαδικασία βαθμονόμησης των κοιλοτήτων λέιζερ για τις συσκευές. Η δέσμευση της εταιρείας στην επιτυχία και η συνεχής καινοτομία καθιστούν τη LASE μια σοφή προσθήκη σε οποιοδήποτε χαρτοφυλάκιο.

Τα Λέιζερ Ανοιχτού Αέρα Είναι Μόνο η Αρχή

Αυτή η μελέτη αποκαλύπτει έναν νέο μηχανισμό μετατροπής ενέργειας μέσω Αργού και Νιτρικού, ανοίγοντας το δρόμο για άλλες τεχνολογίες που αλλάζουν το παιχνίδι, όπως το κβαντικό beating. Ως εκ τούτου, πολλοί πιστεύουν ότι αυτή η ομάδα αξίζει πολύ περισσότερη αναγνώριση για το έργο της. Προς το παρόν, αυτή η καινοτόμος ομάδα μηχανικών είναι έτοιμη να επεκτείνει τις δοκιμές της για να ανακαλύψει ακόμη περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τη διαδικασία ραδιενεργού σύζευξης που τροφοδοτεί αυτές τις αλληλεπιδράσεις.
Μάθετε για άλλα ενδιαφέροντα έργα τώρα