Текст уведомления здесь

Лазер на свободных электронах поможет создать компактную магнитную память

При этом магниты по размерам могут быть не больше одной молекулы.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые Международного томографического центра Сибирского отделения РАН при помощи лазера на свободных электронах Сибирского центра синхротронного излучения Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН научились безопасно переключать состояние магнитных мономолекул. О происходящем сообщает «Наука в Сибири».

Емкость современных магнитных носителей информации подошла к пределу, доступному для существующих технологических решений, — уже близко фундаментальное ограничение на минимальный размер магнитной ячейки памяти. Один из наиболее очевидных путей решения проблемы — использование мономолекулярных магнитов, ячеек памяти, каждая из которых является всего лишь одной молекулой. Такие ячейки могут не только обеспечить сверхвысокую плотность записи информации, но и в перспективе стать элементной базой будущих квантовых компьютеров.

В лазерах на свободных электронах излучение генерируется пучком электронов, распространяющимся в ондуляторе — системе отклоняющих электромагнитных полей. Электроны, совершая периодические колебания, излучают фотоны, энергия которых зависит от энергии электронов и параметров ондулятора. Поскольку полями в ондуляторе можно легко управлять в реальном времени, излучение такого лазера имеет большую вариативность как по длине излучаемых им волн (большинство лазеров монохроматично и менять длину излучаемых волн не могут), так и в плане модулирования его излучения.

Ключевой операцией манипулирования мономолекулярными магнитными элементами памяти должно стать управление их спиновым переходом. Спином называют собственный момент импульса частицы, который можно представить себе как вращение волчка (если в виде волчка выступает сама частица). Именно спин частицы и должен изменить короткий лазерный импульс, переведя потенциальную запоминающую ячейку из состояния «1» (частица «вращается» в одну сторону) в состояние «0» («вращается» в другую сторону).

Одна из главных технических проблем на пути к таким манипуляциям — перегрев магнитной мономолекулы. Чтобы переключить ее спиновое состояние, импульс должен быть мощным, но если он при этом будет еще и слишком длительным, то молекула перегреется и может потерять магнитные свойства. Чтобы избежать этого, ранее мощность лазера уменьшали. Однако такой ход, в свою очередь, приводил к невозможности быстрого и равномерного прогрева всей магнитной мономолекулы, а значит, и к проблемам с переключением ее спина.

Чтобы научиться манипулировать намагниченностью мономолекулярного магнита с помощью коротких лазерных импульсов, сибирские физики разработали электронный модулятор мощности. Он позволяет лазеру на свободных электронах формировать микросекундные импульсы терагерцевого излучения. На нем удалось получить импульсы длительностью порядка 50 микросекунд — в шесть раз более короткие, чем удавалось получить на том же лазере ранее. Это дало возможность заметно снизить нагрев «переключаемых» магнитных мономолекул. Хотя до практического использования таких систем в магнитных накопителях пока далеко, один из наиболее сложных шагов в этом направлении сделан — термический барьер удалось преодолеть экспериментально.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Российские ученые уточнили роль щитовидки в развитии мигрени

Наиболее сильные приступы случаются, если у человека мало тиреотропного гормона.
Добавить в закладки
Комментарии

Исследователи из Пермского государственного медицинского университета выяснили, что тяжесть приступов мигрени зависит от содержания в крови тиреотропного гормона (ТТГ) — гормона гипофиза, управляющего выделением йодсодержащих гормонов. Чем его концентрация меньше, тем сильнее болит голова во время мигрени. Научная статья опубликована в журнале Cephalalgia.

В исследовании приняли участие 130 пациентов 16—57 лет, страдающих мигренью и посетивших по этому поводу специализированное медицинское учреждение в Перми в 2011—2016 годах. У этих людей не наблюдалось нарушений работы нервов и травм головы. Кроме того, они не принимали лекарства, способные повлиять на уровень гормонов щитовидной железы и тиреотропного гормона. У 117 продиагностировали мигрень с аурой, у 13 — без нее. В качестве контроля медики пригласили 15 человек того же возрастного диапазона, у которых мигрени не наблюдалось и голова в целом болела очень редко.

Все участники заполняли опросники, позволяющие выявить силу головной боли во время приступов мигрени, степень влияния этого заболевания на качество их жизни и его продолжительность, а также общую склонность конкретной личности к тревоге и депрессии. С помощью анализов крови у испытуемых выявляли уровень гормонов щитовидной железы — тироксина (T4) и трийодтиронина (T3), а также управляющего их синтезом гормона гипофиза — ТТГ.

Выяснилось, что у больных с пониженным содержанием тиреотропного гормона в крови приступы мигрени длятся дольше, а ее лечение проходит менее успешно. А качество жизни больных мигренью выше, если у них сравнительно высока концентрация ТТГ. Однако связи между уровнем гормонов щитовидной железы и характеристиками мигрени авторы статьи не нашли. [ ... ]

Читать полностью

Потепление поможет выкачать больше нефти из российской Арктики

Нефтегазовый, лесной и сельскохозяйственный секторы местной экономики выиграют от изменения климата, а расходы на отопление сильно уменьшатся.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова (Санкт-Петербург) проанализировали влияние глобального потепления на экономику российской Арктики. Выяснилось, что в целом ряде случаев оно принесет позитивные изменения, хотя для более точного определения их масштаба и глубины нужны дополнительные данные. Соответствующая статья опубликована в Russian Meteorology and Hydrology.

Исследователи использовали данные ряда математических моделей, симулирующих изменения ключевых параметров климата в арктическом регионе. Согласно расчетам, влияние глобального потепления на российскую часть Арктики будет неоднородным. Хотя в целом температуры поднимутся практически везде, в азиатской части они вырастут заметно больше. То же самое должно произойти и с количеством осадков: для российской Восточной Арктики оно возрастет гораздо больше, чем для севера европейской части страны.

Авторы работы попытались оценить влияние этих процессов на основные отрасли экономики в Арктике. По их оценке, добывающей индустрии (включая нефтегазовую) станет заметно проще работать в Арктике в XXI веке. Снижение числа дней с температурами ниже 30 градусов по Цельсию потенциально сокращает время простоя бурового оборудования. Количество дней в году, когда возможно вести бурение и прокладывать трубопроводы, также заметно возрастет.

К минусам, которые несет с собой потепление, относится факт роста количества осадков. Как известно, чем выше температура на планете, тем больше на ней осадков. Особенно же это верно, как отмечают авторы работы, для средних и высоких широт. По их расчетам, более всего вырастет количество осадков, выпадающих зимой: к концу века для Ямало-Ненецкого автономного округа — на 40 процентов, а для севера Якутии и Чукотки — на 70 процентов. Осадки зимой означают больше снега, который усложнит транспортные операции в это время года. [ ... ]

Читать полностью

Низкие дозы радиации замедляют старение клеток

По крайней мере, это доказано для гамма-лучей и клеток соединительной ткани.
Добавить в закладки
Комментарии

Сотрудники Коми Научного центра РАН, Вятского государственного университета и Оттавского университета обнаружили, что фибробласты (клетки соединительной ткани) человека демонстрируют признаки старения клеток позже, если их подвергнуть действию маленьких доз ионизирующего излучения. Научная статья опубликована в International Journal of Radiation Biology.

Высокие дозы ионизирующего излучения вызывают мутации в ДНК. Это особенно сильно сказывается на активно делящихся клетках, т.к. при каждом делении они передают потомкам копии своей ДНК. Если эта молекула будет «поломана», то и деление, и рост клеток-потомков станет невозможным. Поэтому радиация особенно пагубно воздействует на клетки крови (большинство их типов постоянно обновляется), снижает способность организма к регенерации и используется для остановки роста раковых опухолей.

Однако низкие дозы ионизирующего излучения теоретически способны оказывать и другие эффекты. Как небольшое количество гамма-излучения действует на культуры фибробластов легких эмбриона человека HELF-104, проверили авторы описываемой работы. Фибробласты — это способные к делению клетки соединительной ткани, вырабатывающие вещества для заполнения пространства между клетками — внеклеточный матрикс — и играющие важную роль в заживлении ран. Разные культуры однократно подвергали облучению различными дозами гамма-излучения: 10, 30, 50, 90, 120, 150, 200 и 500 миллиГрей, 1 и 2 Грея. Была и контрольная группа, клетки в которой никаких доз не получали. «Степень старения» клеток HELF-104 определяли в том числе по активности бета-галактозидазы — фермента, разлагающего молочный сахар лактозу на глюкозу и галактозу, которые клетка может непосредственно использовать как источник энергии. Замеры проводили раз в неделю до тех пор, пока клетки конкретной культуры не прекращали делиться.

В отличие от сильного облучения, слабое приводило не к ускоренному, а, наоборот, к замедленному старению фибробластов. Это проявилось в тех культурах, которые получили дозы 50 и особенно 30 миллиГрей, через 30 дней после облучения. Положительный эффект слабого радиоактивного воздействия сохранялся вплоть до полной остановки деления клеток в этих культурах, то есть четыре недели. [ ... ]

Читать полностью