Connect with us

Технологии

Лазерные “ураганы” ускоряют передачу данных по оптоволокну в 16 раз

Published

on

Прорыв команды ученых стал возможен благодаря манипулированию металлическими наночастицами с помощью электрического поля для формирования уникального узора, называемого “квазикристалл”.

Исследователи из Университета Аалто разработали инновационный метод создания “вихрей” света — маленьких спиральных структур, которые могут значительно повысить пропускную способность передачи данных. Этот прорыв в области лазерной технологии представляет собой возможное решение для увеличения скорости передачи данных через оптоволоконные кабели.

Современные коммуникационные системы, использующие лазерный свет для передачи данных, сталкиваются с растущим спросом на более эффективные способы кодирования информации. По мере увеличения объема передаваемых данных, становится необходимым разработать новые методы, способные повысить эффективность этих процессов. В этой области и была достигнута важная веха с помощью новых технологий.

Как объясняет один из авторов исследования, Пяйви Термя, исследование фокусируется на “взаимосвязи между симметрией и вращением вихря”. Это позволяет генерировать вихри с определенными характеристиками симметрии, которые могут быть использованы для кодирования и передачи данных. “Наша квазикристаллическая конструкция находится на полпути между порядком и хаосом”, — добавляет ученый.

Что такое световые вихри?

Эти миниатюрные вихри света напоминают ураганы, но в микроскопическом масштабе. Они имеют спокойный темный центр, окруженный ярким кольцом, как глаз бури. Электрическое поле света, проходящее через вихрь, течет в разных направлениях вокруг его центра, создавая характерный рисунок. Этот рисунок может быть использован для кодирования информации.

Технология, ускоряющая передачу данных по оптоволокну
Фото: Университет Аалто

Технология и квазикристаллы

Прорывная технология была основана на манипуляциях с металлическими наночастицами с помощью электрического поля для формирования квазикристаллов. Квазикристаллы — это структуры, которые имеют регулярный узор, но не повторяются, что делает их отличными для новых методов кодирования. Управление симметрией этих квазикристаллов позволяет создавать сложные световые вихри, которые несут закодированную информацию.

Геометрия вихрей и их потенциал

Исследователи обнаружили, что геометрия материала влияет на тип вихрей, которые он может создавать. Простые формы, такие как квадраты, производят одиночные вихри, в то время как более сложные геометрические узоры, например, шестиугольные, создают двойные вихри. Ранее было трудно создавать более сложные вихри для кодирования данных, но команда из Аалто преодолела это ограничение, открыв возможность создания вихрей любой сложности.

Эксперимент с наночастицами

В своем эксперименте ученые манипулировали 100 000 металлических наночастиц, каждая из которых была в 100 раз тоньше человеческого волоса. В отличие от традиционных методов, исследователи не помещали частицы в области с высокой энергетической активностью, а располагали их в “мертвых зонах” минимального взаимодействия. Это позволило точно настроить электрическое поле для создания вихрей с нужными характеристиками.

Будущее технологий

По словам исследователей, такие вихри могут передаваться по оптоволоконным кабелям и декодироваться на месте назначения. Это позволило бы значительно увеличить объем передаваемых данных, сокращая необходимую полосу пропускания. Ранние прогнозы показывают, что новая технология может повысить пропускную способность оптоволоконных сетей в 8–16 раз по сравнению с текущими методами.

Хотя внедрение этой технологии в практическую эксплуатацию потребует еще нескольких лет, она уже открывает захватывающие перспективы для будущего. Для широкого использования потребуется масштабирование технологии и дополнительные инженерные усилия, но в Университете Аалто уже ведутся исследования в других связанных областях, таких как сверхпроводимость и органические светодиоды, что обещает дальнейшее развитие этой технологии.

Источник: Inteesting Engineering

Continue Reading
Advertisement

Технологии

Тайна Заброшенного замка: ученые наконец-то разгадали секрет древней крепости

Published

on

У побережья притока Дуная в Австрии археологи разгадали тайну загадочного комплекса каменных стен, известного как “Заброшенный замок”.

Место, которое долгое время считалось остатками средневекового укрепления или сторожевого пункта времён Первой турецкой войны, на самом деле оказалось римским фортификационным сооружением, возведённым почти две тысячи лет назад.

Как сообщает Heritage Daily, исследователи из Австрийской академии наук пришли к выводу, что руины, расположенные недалеко от города Штопфенройт и всего в четырёх километрах от крупного римского центра Карнунтум, представляют собой остатки римского военного форпоста. Он был стратегически размещён у важной речной переправы и, судя по всему, играл ключевую роль в системе охраны северной границы Римской империи.

Крепости-плацдармы, подобные этой, служили многим целям, действуя как форпосты для военных кампаний, так и как опорные пункты, охранявшие стратегические пути через реки
Фото: H. Wraunek, Land NÖ

По словам археолога Кристиана Гугля, сооружение датируется временем Маркоманских войн (166–180 гг. н. э.), когда император Марк Аврелий боролся с германскими племенами. Второй этап строительства, по мнению учёных, относится к 260 году — периоду правления императора Галлиена, когда Рим усиливал оборону от варварских вторжений.

Крепость, как и другие плацдармы на границе, использовалась не только для защиты, но и как база для военных операций и контроля передвижений через реку. Во время раскопок были найдены керамические изделия, бронзовые артефакты, строительные материалы и штампованные кирпичи с отметками XIV и XV легионов, которые служили в этом регионе.

Находка заставила пересмотреть прежние представления о римском присутствии на северном берегу Дуная. До недавнего времени историки считали, что Рим ограничивался южным берегом, избегая постоянного строительства укреплений на другой стороне реки. Но обнаружение подобных каменных форпостов говорит о более глубоком и организованном присутствии Рима на севере, чем считалось ранее.

Источник: Heritage Daily

Continue Reading

Технологии

Секреты Марса: Красная планета имела очень странное магнитное поле

Published

on

Марс, как и Земля, когда-то обладал магнитным полем, защищавшим его атмосферу от солнечного ветра.

Однако в отличие от Земли, где это поле охватывает всю планету, на Марсе от него остались лишь фрагментарные следы — и в основном они сосредоточены в южном полушарии. Почему именно там, долго оставалось загадкой. Теперь учёные, как сообщает Phys, предложили убедительное объяснение.

Согласно исследованию, опубликованному в Geophysical Research Letters, древнее магнитное поле Марса имело полусферическую форму — оно покрывало только южную часть планеты. Это объясняет, почему следы магнитного поля сегодня обнаруживаются именно в южных породах.

Ключ к разгадке — в строении ядра Марса. Ранее считалось, что оно похоже на земное: твёрдое внутреннее и жидкое внешнее. Но данные сейсмометра миссии InSight указывают на другое — марсианское ядро, возможно, полностью жидкое и содержит больше лёгких элементов, чем предполагалось. Это влияет на температурный режим и динамику теплопередачи в недрах планеты.

Исследователи смоделировали ранний Марс с жидким ядром и различиями в температуре мантии между полушариями. Они показали, что при повышенной температуре в северной части планеты тепло от ядра в основном уходит в южное полушарие. Именно это неравномерное распределение тепла активировало там планетарное динамо — механизм, создающий магнитное поле за счёт движения жидкого железа в ядре.

Так и возникло полусферическое магнитное поле, охватывавшее только юг Марса. Это объяснение отличается от других гипотез, например, идеи о том, что следы магнитного поля в северных породах были стёрты ударами метеоритов. Открытие подчёркивает, что, несмотря на внешние сходства с Землёй, Марс — это уникальный мир с собственной геологической историей.

Источник: Phys

Continue Reading

Технологии

Ученые готовы решить проблему токсичных рек во всем мире: микробы съедят загрязнители

Published

on

Более 150 лет канал Гованус в Бруклине служил стоком для промышленных отходов, химикатов и сточных вод. Сегодня он считается одним из самых загрязнённых водоёмов в США.

Однако, как отмечает Popular Science, учёные теперь видят в этом месте не только символ экологической катастрофы, но и потенциальный источник решений для борьбы с загрязнением вод по всему миру.

Канал был создан в XIX веке из бывшего болотистого устья и пресного ручья — он должен был служить транспортной артерией для бурно развивающейся индустрии. Хотя заводы, загрязнявшие воду, давно исчезли, тяжёлое наследие — токсичный ил на дне — осталось. По данным биолога Элизабет Хенафф из Нью-Йоркского университета, толщина загрязнённого осадка достигает 3–6 метров.

Тем не менее, даже в этой ядовитой среде существует жизнь. Учёные обнаружили сотни видов микроорганизмов, приспособившихся к экстремальным условиям. Эти бактерии, археи и вирусы не просто выживают, но активно расщепляют вредные вещества. В их арсенале — десятки метаболических путей, позволяющих перерабатывать такие органические загрязнители, как фенолы и толуол, а также поглощать тяжёлые металлы.

Микробная биопленка, образовавшаяся на поверхности загрязненного осадка из канала Гованус, выращенная в аквариуме в рамках художественной выставки CHANNEL в арт-пространстве BioBAT в Бруклине, штат Нью-Йорк
Фото: Elizabeth Henaff

Согласно исследованию, в образцах ила было выявлено 455 видов микробов, 64 пути расщепления токсинов и 1171 ген, связанный с детоксикацией металлов. Кроме того, команда исследователей обнаружила тысячи геномных и метаболических кластеров, ранее неизвестных науке, — они также могут быть полезны для очистки загрязнённых территорий.

Это открытие даёт надежду на использование природных «супермикробов» для биоремедиации — экологической технологии, суть которой заключается в применении живых организмов для устранения загрязнений. Как отмечает соавтор работы, эволюционный биолог Сергиос-Орестис Колокотронис, аналогичные методы уже использовались, например, при очистке сточных вод и ликвидации разливов нефти.

Уникальный микробиом Говануса может стать основой новых подходов к восстановлению экосистем — не только в США, но и по всему миру.

Источник: Popular Science

Continue Reading

В тренде