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"Hablemos de ciencia": los científicos han creado un diodo láser con la radiación ultravioleta "profunda"

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En el primer número del año venidero, hablemos de ciencia, deberíamos referirnos a la invención de científicos de la Universidad Japonesa de Nagoya. La invención es notable no solo como tal, sino también por el hecho de que se hizo como parte de una asociación público-privada en la línea de "laboratorio de investigación - cliente comercial". Científicos japoneses de la Universidad de Nagoya colaboraron con Asahi Kasei, una corporación de la industria química. La compañía tiene filiales en Alemania y Estados Unidos.


¿Cuál es la invención de los físicos japoneses?



Ellos en su laboratorio pudieron crear el primer diodo láser del mundo, emitiendo en el espectro del ultravioleta "profundo" con un consumo mínimo de energía.

En el Centro Japonés para la Investigación Electrónica Integrada del Futuro:

Nuestra universidad ha creado un diodo láser que emite en el momento más corto historias tales estudios, la longitud de onda - 271,8 nm - a temperatura ambiente con un suministro de voltaje pulsado.

Se observa que este es un avance significativo, ya que el logro anterior en longitud de onda (336 nm) se excedió significativamente y se convirtió en ultravioleta "profundo".

En la Universidad de Nagoya japonesa, dicen que con la ayuda de un diodo láser de este tipo será posible avanzar mucho en medicina. Se trata principalmente de la posibilidad de tratar enfermedades complejas de la piel, incluida la psoriasis.

¿Por qué el desarrollo fue financiado por una corporación de la industria química?


El hecho es que Asahi Kasei necesita analizadores de gas ultramodernos. La misma empresa se dedica a la investigación en el campo de la estructura del ADN, donde, como se indicó, los diodos láser ultravioleta ayudarán.

El desarrollo también interesó a los militares. En particular, se trataba de la posibilidad de crear analizadores de gas para aviación, incluida la inteligencia. Por ejemplo, estamos hablando del análisis del uso de químicos. armas en el suelo

También se está considerando la posibilidad de realizar estudios prospectivos sobre el efecto de las drogas en órganos humanos específicos.

Del material de los científicos japoneses:

Un diodo láser ultravioleta supera varios de los problemas encontrados en el desarrollo de tales dispositivos semiconductores. Utilizamos una base de nitruro de aluminio (AlN) de alta calidad como base para crear las capas de un diodo láser. Esto es necesario porque el AlN de baja calidad contiene una gran cantidad de defectos, que en última instancia afectan la eficiencia de la capa activa del diodo láser al convertir la energía eléctrica en energía luminosa.

Un poco de teoría: en los diodos láser, las capas "tipo p" y "tipo n" están separadas por el llamado "pozo cuántico". Cuando una corriente eléctrica pasa a través de dicho diodo, los agujeros cargados positivamente en la capa de tipo p y los electrones cargados negativamente en la capa de tipo n fluyen hacia el centro para combinarse, liberando energía en forma de partículas de luz: fotones.

Investigadores japoneses han diseñado este "pozo cuántico" para que emita precisamente luz ultravioleta profunda. Las capas de tipo p y n estaban hechas de nitruro de aluminio-galio (AlGaN). Se colocaron capas de revestimiento (revestimientos), también hechas de AlGaN, a ambos lados de las capas de tipo p y n. La cubierta debajo de la capa de tipo n incluye impurezas de silicio depositadas por aleación.

En este caso, la aleación se usa como método para cambiar las propiedades del material base. La capa superior de la capa de tipo p se sometió a dopaje de polarización distribuida, sin agregar impurezas. El contenido de aluminio en el revestimiento en el lado p se creó de modo que fuera máximo desde el fondo y se redujera gradualmente hasta la parte superior. Los investigadores creen que este gradiente de aluminio mejora el flujo de agujeros cargados positivamente. También se añadió una capa de contacto superior, que estaba hecha de AlGaN de tipo p dopado con magnesio.

El voltaje de funcionamiento del sistema, que le permite emitir un rayo láser de radiación ultravioleta profunda, es de 13,8 V. En todos los demás casos, la longitud de onda comienza a aumentar.

La creación de un diodo semiconductor capaz de generar ondas altamente coherentes en la parte del espectro ultravioleta profundo también es un nuevo paso en la creación de un láser de rayos X basado en un semiconductor con un consumo mínimo de energía.
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41 comentario
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  1. Victor_B
    Victor_B 21 января 2020 14: 50 nuevo
    +8
    Alferov no está en ellos ...
    Más precisamente, los Alferov, desafortunadamente, no son suficientes ...
    Oh, había gente en estos días
    no es que la tribu actual
    ¡LOS DIOSES!
    1. búho
      búho real 21 января 2020 15: 13 nuevo
      +11
      Cita: Victor_B
      Oh, había gente en estos días
      no es que la tribu actual
      ¡LOS DIOSES!

      En Rusia, se ha creado una tecnología que le permite obtener la radiación de luz más potente de la Tierra. En 2006, la instalación PEARL (PEtawatt pARametric Laser) se construyó en el Instituto de Física Aplicada de Nizhny Novgorod, Academia de Ciencias de Rusia, basada en la tecnología de amplificación paramétrica de luz en cristales ópticos no lineales. Esta instalación dio un impulso con un poder de 0,56 petawatts, que es cientos de veces mayor que el poder de todas las plantas de energía en la Tierra.
      https://ria.ru/20140208/993836860.html
      1. Victor_B
        Victor_B 21 января 2020 15: 18 nuevo
        -1
        Alferov nosotros, lamentablemente, no es suficiente..

        Simplemente no es suficiente.
        Bueno, no del todo extinto / izquierda!
        1. Shurik70
          Shurik70 21 января 2020 18: 47 nuevo
          +3
          La creación de un diodo semiconductor capaz de generar ondas altamente coherentes en la parte del espectro ultravioleta profundo es también un nuevo paso en la creación de un láser de rayos X basado en semiconductores.

          Una radiografía se considera con una longitud de onda de menos de 10 a -8 grados. Y el tamaño de los átomos es de alrededor de 10 a -10 grados. Esto significa que el tamaño de la capa radiante debe ser de aproximadamente 100 átomos.
          Es decir, con las tecnologías modernas, es bastante posible hacer un láser de rayos X basado en semiconductores. Pero aquí su poder será débil, ni siquiera se puede bombear una docena de vatios a través de una película de 100 átomos, sin mencionar los kilovatios.
          Solo una herramienta médica, las armas no funcionarán
          1. Kelwin
            Kelwin 22 января 2020 00: 55 nuevo
            0
            Pero aquí su poder será débil, ni siquiera se puede bombear una docena de vatios a través de una película de 100 átomos, sin mencionar los kilovatios.
            Solo una herramienta médica, las armas no funcionarán

            Bueno, ¿probablemente puedas armar una serie de emisores de baja potencia? La óptica será complicada y costosa, pero quizás valga la pena con la eficiencia energética.
            1. vadimtt
              vadimtt 22 января 2020 07: 10 nuevo
              +2
              Óptica de rayos X? Bueno, muchos se han roto los dientes. matón
              Es extraño que se haya hecho un diodo láser durante tanto tiempo, porque un simple LED serie con una longitud de onda de 280 nm (también, por cierto, japonés) podría comprarse durante bastante tiempo. Pero el poder es escaso. No trabajé con ellos por mucho tiempo y los abandoné, todavía no son adecuados para mis proyectos. Un quemador simple de una lámpara DRL 400 en una carcasa con un colimador de cuarzo es una solución mucho más efectiva (frotar / vatio) riendo
              1. Kelwin
                Kelwin 22 января 2020 16: 24 nuevo
                0
                Bueno, con este diodo, ¿pretenden usar algún tipo de óptica? ¿O aún está por decidirse?
                1. vadimtt
                  vadimtt 22 января 2020 16: 57 nuevo
                  +1
                  Sí, ya en un vacío ultravioleta de la óptica solo espejos. Rayos X y peor hi
                  1. Kelwin
                    Kelwin 22 января 2020 17: 00 nuevo
                    0
                    Claro. Gracias por el programa educativo)
      2. Chaldon48
        Chaldon48 21 января 2020 15: 39 nuevo
        +1
        Y esto debe suponerse que los militares se interesaron, y muy probablemente principalmente los estadounidenses.
        1. búho
          búho real 21 января 2020 15: 52 nuevo
          -1
          Y esto, presumiblemente, es ese láser de batalla que "los rusos no pudieron hacer, ¡porque esto no es posible en absoluto!"
      3. NEXUS
        NEXUS 21 января 2020 16: 08 nuevo
        -1
        Cita: Uhu
        Esta instalación dio un impulso con un poder de 0,56 petawatts, que es cientos de veces mayor que el poder de todas las plantas de energía en la Tierra.

        Ciertamente agrada, pero ... ¿pero qué aplicación práctica de estos petawatts es esa?
        1. búho
          búho real 21 января 2020 16: 39 nuevo
          +1
          ¿Estás aturdido? La transferencia de energía es un arma ligera. Combate láser, cuenta. Esto es si el comisario militar
        2. krot
          krot 21 января 2020 16: 48 nuevo
          +1
          Ciertamente agrada, pero ... ¿pero qué aplicación práctica de estos petawatts es esa?

          De militar a médico también, más espacio. Exactamente el mismo valor que el diodo UV.
      4. astepanov
        astepanov 21 января 2020 17: 27 nuevo
        +2
        Cita: Uhu
        En Rusia, se ha creado una tecnología que le permite obtener la radiación de luz más potente de la Tierra.

        Si. Además, la energía del pulso es de solo 40 J, por lo que este artilugio es absolutamente inútil como arma. Un proyecto puramente de investigación. Y, por cierto, comenzó a realizarse en la época soviética.
        1. búho
          búho real 21 января 2020 17: 36 nuevo
          +1
          Aumenta el poder. El rendimiento por unidad de tiempo se logra, más precisamente, no así, la emisividad es más divertida. Y de nuevo, ahora estoy empezando a entender de dónde crecen los oídos de Peresvet.
          1. astepanov
            astepanov 21 января 2020 18: 39 nuevo
            0
            Cita: Uhu
            Aumentar el poder

            ¿0,56 vatios no son suficientes para ti? ¿Sabes cómo funciona el láser y cómo se miden sus características?
            1. búho
              búho real 21 января 2020 19: 04 nuevo
              0
              Sory, pensó en una cosa, dijo de la otra. Quiero decir, para aumentar la energía, ya sea el tiempo o la cantidad de pulsos a intervalos pequeños) Watt es incluso julios por segundo, por lo que el oponente dijo que el poder es sí, pero había poca energía
      5. Ilya_Nsk
        Ilya_Nsk 24 января 2020 11: 41 nuevo
        0
        algo está mal aquí ... Los medios, como siempre, se pasaron de la raya. Nadie canceló la ley de conservación de la energía. Aquí estamos hablando de cierto valor específico, por ejemplo, la densidad de flujo luminoso W / cm² en duraciones de femtosegundos
    2. ul_vitalii
      ul_vitalii 21 января 2020 15: 46 nuevo
      +4
      No dijeron nada. sonreír
    3. El comentario ha sido eliminado.
      1. Victor_B
        Victor_B 21 января 2020 17: 17 nuevo
        +2
        Cita: Balabol-M
        En los años 90, un golpe a nuestra ciencia y educación fue muy poderoso.

        Chubais habría muerto, pero en su lugar ... bueno, no estoy seguro de las personalidades dignas.
        ¡Lo principal es que el pelirrojo está muerto!
        1. El comentario ha sido eliminado.
          1. Victor_B
            Victor_B 21 января 2020 17: 41 nuevo
            0
            Cita: Balabol-M
            Me aferré a Rusia como una garrapata y no puedes expulsarlo, hay serias fuerzas detrás de él ...

            ¡Es por eso que solo una lápida nos salvará de ella!
        2. Svetlan
          Svetlan 21 января 2020 17: 39 nuevo
          +2
          La cara chub es secundaria. Yeltsin y Brokeback son las principales fuentes de todos los males.
          1. El comentario ha sido eliminado.
          2. Balabol-M
            Balabol-M 21 января 2020 18: 02 nuevo
            +1
            Cita: Svetlana
            La cara chub es secundaria. Yeltsin y Brokeback son las principales fuentes de todos los males.

            Lanzaron el mecanismo del colapso, pero que constantemente les susurraba sobre la democracia y el socialismo con rostro humano ... etc. Todo esto no lo sabremos pronto.
      2. astepanov
        astepanov 21 января 2020 18: 06 nuevo
        +1
        Cita: Balabol-M
        ¡Y estoy seguro de ponerme al día!

        Escribes en primera persona, por lo tanto, eres un científico y conoces el estado de la ciencia desde adentro, ¿verdad? Algunos detalles (por ejemplo, la colocación de comas en sus publicaciones) me hacen dudar de que sea miembro de la comunidad científica. Pero me parece que no solo no nos estamos poniendo al día, sino que hemos caído incluso por debajo del nivel en el que estábamos hace treinta años. Lees otro doctorado y te sorprendes: la sensación de que esta es la composición de un estudiante de tres años que fue expulsado del diploma.
  2. knn54
    knn54 21 января 2020 15: 28 nuevo
    +1
    Una condición OBLIGATORIA es un sustrato de nitruro de aluminio de ALTA CALIDAD.
  3. Magro
    Magro 21 января 2020 15: 39 nuevo
    +1
    ¿Y a qué hora de su trabajo y a qué hora de radiación qué? ¿Y qué hay de calentar el sustrato? ¿Se debe al calentamiento prolongado del aumento de la evaporación del sustrato de aluminio, y la "obstrucción" del pulso láser por la parte espectral del sustrato de aluminio y, como resultado de esto, una caída en la potencia de salida del diodo y la radiación misma?
    1. SHVEDskiy_stol
      SHVEDskiy_stol 21 января 2020 15: 52 nuevo
      +1
      Debemos mirar la fuente. Y no creo que todas las cartas se distribuyan allí.
  4. Millón
    Millón 21 января 2020 15: 41 nuevo
    +2
    Pensé en el nuestro, pero no japonés ...
    1. ltc35
      ltc35 21 января 2020 15: 59 nuevo
      +2
      Incluso nuestro laboratorio óptico en Novosibirsk lo hizo por su propia cuenta y con completo entusiasmo.
      1. Balabol-M
        Balabol-M 21 января 2020 18: 06 nuevo
        +2
        Cita: ltc35
        Incluso nuestro laboratorio óptico en Novosibirsk lo hizo por su propia cuenta y con completo entusiasmo.

        Sí, y ahora continúan ... Chubais hizo todo lo posible para garantizar que los fondos fueran aprobados por jóvenes científicos talentosos ... Simplemente desinfló el presupuesto y ni siquiera lo ocultó ... Recuerde: "Tenemos mucho dinero. Divirtámonos ...".
  5. UEPE
    UEPE 21 января 2020 15: 59 nuevo
    -4
    Algún tipo de tontería, cuando era niño jugaba con tanta basura, en este momento intentaré encontrar una foto ...
  6. UEPE
    UEPE 21 января 2020 16: 03 nuevo
    0
    Chicos, una tutta en el sitio, hay un tovarisch, bajo el nombre de "AVIOR", que responda, le di los indicativos)
  7. UEPE
    UEPE 21 января 2020 16: 11 nuevo
    0
    sitio pesado, aparentemente el editor de la sede está sentado ...
  8. Gato
    Gato 21 января 2020 16: 25 nuevo
    0
    Se ha creado un diodo láser en nuestra universidad, que actualmente emite la longitud de onda más corta en la historia de tales estudios, 271,8 nm, a temperatura ambiente con un suministro de voltaje pulsado.
    Se observa que este es un avance significativo, ya que el logro anterior en longitud de onda (336 nm) se excedió significativamente y se convirtió en ultravioleta "profundo".

    Um, no entiendo.
    En 2010, se demostró por primera vez un láser de electrones libres, que generó fotones coherentes con una energía de 10 eV (longitud de onda correspondiente - 124 nm), es decir, en el rango ultravioleta al vacío (informe diario Sciens).
    1. Magro
      Magro 21 января 2020 17: 23 nuevo
      0
      Lo más probable es que el cambio de la radiación "pura" de no todos los rayos ultravioleta, es decir, en esta parte de la onda, 271,8 nm, sea el flujo selectivo de esta parte del espectro y esta es la tarea muy deseada por los japoneses. Además, entenderán por una onda de radiación más alta, obteniendo un flujo de radiación selectivo "ultra puro".
    2. vadimtt
      vadimtt 22 января 2020 17: 55 nuevo
      0
      Hmm, bueno, por así decirlo, un láser de electrones libres es un gran tonto de imanes y acero inoxidable, en relación con los dispositivos de electrovacío. riendo Y luego un pequeño diodo láser semiconductor. El truco es que fueron los semiconductores los que alcanzaron la radiación coherente de 270 nm, no pudieron hi
  9. la
    la paternidad 21 января 2020 17: 28 nuevo
    +3
    Las bacterias se apagan con luz ultravioleta, el procedimiento bien conocido para acuartelar habitaciones en hospitales o el dispositivo KUF (embudo con luz de cuarzo en la nariz, la garganta o en cualquier otro lugar). Esto funciona, pero una fuente coherente puede incluso ajustarse con precisión a un determinado tipo (tamaño) de bacterias, de modo que sin causar quemaduras con la potencia mínima necesaria, el problema terapéutico puede resolverse por completo en el sitio del cuerpo del paciente.
    Esto es lo primero que me viene a la mente.
    Bueno, queme la retina del enemigo con el enemigo, para que no adivine, ¡esto es sagrado!
    Canales de control enfocados para sistemas de armas de alta precisión, o para transferir datos entre objetos de control: los siguientes.
    Bien e infinitas extensiones para adivinar qué y cómo se puede ver en el rango UV. Uno podría preguntarle a las abejas, ellas ven. Pero solo significativamente zumbido.
  10. Vasyan1971
    Vasyan1971 21 января 2020 18: 27 nuevo
    0
    El desarrollo también interesó a los militares. .... Por ejemplo, estamos hablando del análisis del uso de armas químicas en el suelo.

    Realmente no.
    Según hechos históricos, durante la Segunda Guerra Mundial, Japón fue el único país que utilizó activamente armas químicas en violación del Protocolo de Ginebra.
  11. Klingon
    Klingon 21 января 2020 21: 29 nuevo
    -2
    Cita: krot
    Ciertamente agrada, pero ... ¿pero qué aplicación práctica de estos petawatts es esa?

    De militar a médico también, más espacio. Exactamente el mismo valor que el diodo UV.

    la longitud de onda es pequeña, puede aumentar significativamente la densidad de grabación en medios ópticos. En los dispositivos Blue Ray, un láser azul escribe / lee y luego habrá ultravioleta. Discos con películas de 8K como opción, bien, o hologramas wassat
  12. CAT BAYUN
    CAT BAYUN 21 января 2020 22: 42 nuevo
    0
    ¿Bien, qué puedo decir? ¡Bien hecho japonés! Y sería extraño, dadas sus cualidades naturales: trabajo duro, diligencia, responsabilidad de no llegar a tales profundidades ... Incluso intentan hacer daño y dolor a sus vecinos de la manera más cualitativa y exhaustiva posible. Sin lugar a dudas, este es un avance en el tema del suministro de energía de los espectros de emisión extrema ...
    Y es una pena que no fueron nuestras cabezas brillantes quienes llegaron al fondo ... Pero me alegra que con todo el orgullo japonés en una investigación tan innovadora, solo sean seguidores.
    Diligente, persistente, trabajador ...
    ¿Dónde habrían profundizado tan cuidadosamente si no fuera por nuestro querido amigo Losev y su descubrimiento fundamental del brillo de los semiconductores?
    Una vez más, estoy convencido: Rusia siempre está buscando algo nuevo que nadie haya conocido, pero los occidentales, los japoneses, son confusos ... no todos son flojos. Y luego compramos por un poco de dinero loco la encarnación de nuestros propios descubrimientos fundamentales ...