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È stato trovato un metodo per aumentare significativamente le forze di interazione ottica

19.10.2017

È noto che la luce è un flusso di fotoni. E se due conduttori di luce, ad esempio i conduttori in fibra ottica, si trovano in stretta vicinanza l'uno all'altro, il movimento dei fotoni fa sì che questi conduttori di luce si attraggano o si respingano a vicenda. Questa influenza dei conduttori deriva dalle cosiddette forze di interazione ottica, ma il loro effetto è estremamente debole per essere utilizzato nella pratica.

I fisici della Chalmers University of Technology e della Libera Università di Bruxelles hanno trovato un metodo per aumentare significativamente la potenza ottica. Questo metodo apre molte opportunità agli scienziati nel campo della nanotecnologia, nello sviluppo di nuovi dispositivi e sensori optoelettronici.

Per far sì che la luce si comporti in un modo completamente nuovo, gli scienziati hanno sviluppato guide di luce fatte di materiale artificiale, la cui struttura consente loro di "ingannare" i fotoni. La struttura di questo materiale costringe tutti i fotoni del flusso luminoso a spostarsi ea spostarsi, concentrandosi solo vicino a un lato della guida d'onda. Quando i fotoni che si muovono in una guida d'onda vicina fanno lo stesso, quindi a una certa disposizione reciproca delle guide d'onda, la forza di interazione tra di loro aumenta di un fattore 10.

"I fotoni di solito non si preoccupano di quale parte della guida d'onda stanno viaggiando", afferma Philippe Tassin, professore alla Chalmers University of Technology. ".

Un aumento della concentrazione di fotoni sul bordo di una guida d'onda e un aumento delle forze di interazione tra le guide d'onda possono essere utilizzati per creare minuscoli nanomotori. Tali nanomotori, alimentati dall'energia luminosa, possono fornire il lavoro di nanomeccanismi che svolgono vari lavori, smistando cellule viventi e nanoparticelle, ad esempio, e nanorobot che operano direttamente all'interno del corpo umano.

"Il metodo di concentrazione dei fotoni apre nuove possibilità per l'utilizzo delle guide d'onda come 'muscoli artificiali' di minuscole macchine", afferma Vincent Ginis, uno scienziato della Libera Università di Bruxelles. Cambia drasticamente i principi del comportamento della luce e i suoi parametri di base. E, Spero che riusciremo a trovare molte più applicazioni per la luce, "alterata" dai materiali attraverso i quali si muove in un dato momento".

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Contenuto alcolico della birra calda 07.05.2024

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Notizie casuali dall'Archivio

Come cambia la percezione degli odori? 25.06.2016

Gli scienziati del RIKEN Institute for Brain Research in Giappone, in un esperimento con i moscerini della frutta, sono stati in grado di modellare i processi cerebrali responsabili della percezione degli odori e hanno scoperto che le preferenze possono cambiare a seconda della situazione.

Nel processo di percezione degli odori, sono coinvolte piccole strutture neurali del cervello, i cosiddetti glomeruli o glomeruli. Una persona ha circa 5500 strutture di questo tipo, un topo ne ha circa 1800. Ma il moscerino della frutta ne ha solo 50, mentre le funzioni e l'organizzazione di questo sistema sono simili a quelle dei mammiferi, quindi è conveniente studiare il lavoro dell'olfatto sistema usando il loro esempio. Gli scienziati hanno utilizzato l'imaging del calcio a due fotoni per registrare la risposta delle cellule cerebrali di mosca a un'ampia varietà di sostanze odorose.

Il comportamento delle mosche è stato controllato utilizzando un sistema di realtà virtuale appositamente creato. La testa della mosca è stata fissata e attorno ad essa è stato creato un paesaggio olfattivo e visivo, ruotando in tempo reale in risposta al movimento delle ali dell'insetto. Le mosche nell'esperimento hanno mostrato un'ampia gamma di reazioni agli odori, dalla forte attrazione al forte disgusto, e di norma non impiegavano più di 200 millisecondi per prendere decisioni.

Sulla base di questi dati, i ricercatori hanno costruito un modello matematico, correlando il comportamento della mosca e l'attività dei glomeruli olfattivi. Il modello presuppone che ogni glomerulo contribuisca all'attrazione o alla repulsione di un determinato odore. La somma di questi contributi non solo corrispondeva alle effettive reazioni comportamentali delle mosche agli odori utilizzati nell'esperimento, ma prevedeva anche con precisione le risposte ai nuovi odori. Contrariamente all'ipotesi popolare, i risultati hanno mostrato che la risposta a ciascun odore non dipende solo da una piccola parte dei glomeruli, ma probabilmente richiede il lavoro della maggior parte, se non di tutti.

Il modello prevede anche come le preferenze relative agli odori variano o addirittura si invertono a seconda della presenza di altre sostanze odorose nell'ambiente. Una serie di esperimenti in cui gli stessi odori sono stati presentati in condizioni diverse ha confermato queste previsioni.

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