환경 적으로 안정된 레이저는 예외적으로 순수한 빛을 발산합니다

.북극한파 속 수증기 폴폴…"최소 27명 사망"

(시카고 AP=연합뉴스) '북극 소용돌이'(polar vortex) 남하로 인해 미국 중북부 지역에 사상 유례없는 한파가 닥친 가운데 지난달 31일(현지시간) 일리노이주 시카고의 미시간호숫가 인근 건물들 위로 난방 수증기가 피어오르고 있다. 미 언론은 이번 북극한파로 1일까지 최소 27명이 사망했다고 전했다. leekm@yna.co.kr

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나훈아 - 첫눈

.가상 렌즈는 X 선 현미경 검사를 향상시킵니다

2019 년 2 월 1 일 Paul Scherrer Instit.ute의 Barbara Vonarburg 작성 , Klaus Wakonig와 Ana Diaz (왼쪽에서 오른쪽)는 다른 PSI 연구자들과 함께 처음으로 Fourier ptychography의 원리를 X 선 현미경으로 옮겼습니다. 크레디트 : Paul Scherrer

Institute / Markus Fischer X 선 현미경을 사용하여 PSI의 연구자들은 컴퓨터 칩, 촉매, 작은 뼈 조각 또는 뇌 조직을 조사합니다. X- 레이의 짧은 파장은 나노 미터 범위 (백만 분의 1 밀리미터)의 모래 구조의 입자보다 백만 배 작은 세부 사항을 보여줍니다. 일반적인 현미경 에서처럼 렌즈는 샘플에 의해 산란 된 빛을 모으기 위해 사용되며 카메라에 확대 된 이미지를 형성합니다. 그러나 작은 구조는 매우 큰 각도로 빛을 산란시킵니다. 이미지에서 높은 해상도를 얻으려면 그에 상응하여 큰 렌즈가 필요합니다. PSI의 물리학자인 Klaus Wakonig는 "이러한 대형 렌즈를 제작하는 것은 극히 어려운 일입니다."가시 광선을 사용하여 작업 할 때 매우 큰 산란 각을 포착 할 수있는 렌즈가 있지만 X 선 촬영시, 이것은 렌즈의 재료와의 약한 상호 작용 때문에 더 복잡합니다. 따라서 대개 매우 작은 각도 만 캡처하거나 렌즈를 비효율적으로 사용할 수 있습니다. " Wakonig와 그의 동료가 개발 한이 새로운 방법은이 문제를 우회합니다. "최종 이미지는 마치 큰 렌즈로 측정 한 것과 같습니다."연구원은 설명합니다. PSI 팀은 일반적으로 X 선 현미경 검사에 사용되는 것과 같이 작지만 효율적인 렌즈를 사용하고 이상적인 렌즈로 덮을 수있는 영역 위로 이동시킵니다. 이것은 사실상 큰 렌즈를 만듭니다. "실제로 우리는 렌즈로 다른 점을 찍고 각 장소에서 사진을 찍습니다."라고 Wakonig은 설명합니다. "그런 다음 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 모든 사진을 결합하여 하나의 고해상도 이미지를 생성합니다." 가시 광선에서부터 X 선까지 일반적으로 과학자들은 이미지 왜곡을 일으킬 수 있기 때문에 악기에서 렌즈를 광축으로부터 멀리 이동시키는 것을 피합니다. 그러나이 경우 과학자들은 렌즈 의 정확한 위치를 알고 근처에있는 많은 점들을 밝혀 내기 때문에 빛이 어떻게 흩어져 있었는지와 표본이 어떻게 생겼는지 재구성 할 수 있습니다. Fourier ptychography로 알려진이 방법은 2013 년부터 가시 영역에서 현미경 검사에 사용되었습니다. PSI 실험에서 처음으로이 원리를 X 선 현미경에 적용 할 수있었습니다. "우리가 아는 한, X-ray Fourier ptychography의 성공적인 구현은 지금까지보고 된 바 없다"고 Science Advances에 연구진은 썼다 . 새로운 방법은 고해상도뿐만 아니라 보완적인 종류의 이미징 정보도 제공합니다. 첫째, 정상적인 카메라와 마찬가지로, 얼마나 많은 빛이 이미징 될 물체에 흡수되는지 측정합니다. 또한 빛 이 굴절 되는 방식 도 기록됩니다. 전문가들은 흡수 대비 및 위상 대비에 대해 이야기합니다. PSI의 빔라인 과학자 인 Ana Diaz는 "우리의 방법은 다른 방법으로는 얻을 수없는 위상차를 무료로 제공합니다."라고 말하면서 "이미지의 품질을 훨씬 향상시킵니다."라고 말합니다. 위상 조영제는 검사되는 샘플의 재료 특성에 관한 결론을 도출 할 수있게 해주는데, 보통 일반적인 영상 기법에서는 불가능합니다. 생물학적 샘플에 특히 흥미 롭습니다. 실험에서 연구자가 조사한 샘플은 검출기 칩이었습니다. 미래에이 새로운 방법은 예를 들어 가스가 추가 될 때 촉매가 작동하는 방법, 압력 하에서 금속이 끊어지는시기 및 방법을 나타낼 수 있습니다. 그러나 조직과 세포 응집체는이 방법으로 더 잘 조사 될 수 있습니다. 연구진은 이것이 알츠하이머 병이나 간염과 같은 질병의 발달에 대한 새로운 통찰력을 얻길 바란다. Diaz는 새로운 방법의 장점에 대해 설명합니다 : "생물학적 샘플은 일반적으로 우수한 흡수 대비를 가지지 않습니다. 여기에서 위상 대비 는 크게 향상된 화질을 가능하게합니다." 또한, 푸리에 ptychography가 이전 방법보다 부드럽다 고 연구자들은 의심한다. "일반적인 X 선 현미경과의 비교는 새로운 방법이 더 적은 방사선을 필요로한다는 것을 나타냅니다. 더 효율적이기 때문에 새로운 방법이 필요합니다"라고 Wakonig은 말합니다. "이것은 생물학적 시료의 연구에 특히 흥미로울 수 있습니다." 연구진은 스위스 광원 SLS의 cSAXS 빔라인에서 시연 장비를 설치했습니다. "현재 실험은 여전히 복잡하고 많은 시간이 필요합니다."라고 Diaz는 말합니다. 새로운 방법을 사용하려면 사용 된 X 선을 일종의 조화를 이룰 필요가 있습니다. 연구자가 말한 것처럼 일관성을 유지해야합니다. 이러한 실험에는 현재 SLS와 같은 대규모 연구 시설이 필요합니다. 그러나 Wakonig는 방법이 일관성이 떨어지면 실현 될 수 있는지 조사하고 있습니다. 이 기술이 일반적인 실험실 X 선원에서 샘플을 검사하는 데 사용될 수 있다면 많은 추가 응용 분야가 열리게 될 것입니다.

추가 정보 : 전자 현미경 검출기로 기록 해상도 구현 자세한 정보 : K. Wakonig 외. Science Advances 1. 2019 년 2 월 (온라인) DOI : 10.1126 / sciadv.aav0282 저널 참조 : 과학 진보 :에 의해 제공 폴 쉐러 연구소

https://phys.org/news/2019-02-virtual-lens-x-ray-microscopy.html

.게놈의 어두운 측면 탐험

에 의해 뉴캐슬 대학 크레딧 : CC0 공개 도메인

연구 결과에 따르면 인트론의 돌연변이와 인간 개체군의 가변성간에 직접적인 관계가 있음이 밝혀졌습니다. 유전체학의 가장 큰 과제 중 하나는 인간 게놈의 "어두운면"이 어떤 역할을하는지, 즉 특정 기능을 찾을 수없는 영역을 밝히는 것입니다. 게놈의 엄청난 부분에서 인트론이하는 역할은 특히 신비 롭습니다. 인체 게놈 크기의 거의 절반을 차지하는 인트론은 엑손이라고 불리는 단백질을 코드하는 영역과 번갈아 나타나는 유전자의 구성 부분이다. 에 발표 된 연구 의 PLoS 유전학 알폰소 발렌시아, ICREA, 바르셀로나 슈퍼 컴퓨팅 센터 - 국립 슈퍼 컴퓨팅 센터 (BSC)와 세포 의학 연구소의 박사 다니엘 리코의 생명 과학 부장에 의해 주도, 뉴캐슬 대학은 인트론이 얼마나 분석 한 사본 번호 변형 (CNV)의 영향을받습니다 . CNVs는 다른 개체에서 게놈의 영역이 존재하거나 존재하지 않는 게놈 변이 형입니다. 이러한 유형의 변이를 감지하고 해석하기가 어려우므로 지금까지 분석을 불가능하게 만들었습니다. 이 연구팀은 CNV가 특정 개인에서 DNA 손실을 나타내는 경우 인트론에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 방법론을 개발했습니다. 결과는 인트론이 게놈 의 어두운 측면의 다른 비 코딩 영역보다 덜 빈번하게 손실되는 경향이 있음을 보여줍니다 . 이것은 진화 과정에서 그들을 잃지 않도록하는 선택적인 압력이 있음을 시사한다. 이 발견은 기능적 중요성의 결과로 해석 될 수 있습니다. 이 가설을 확인하면서,이 연구는 인트론 조각 의 손실은 알려진 조절 신호를 포함하고 따라서 유기체에 영향을 미칠 가능성이있는 인트론 부분을 선택적으로 배제하는 경향 이 있음을 밝혀냈다 . 이러한 규제 신호의 분석은 세포핵의 3 차원 구조에서의 조직 연구를 필요로합니다. 예상보다 많은 차이 리코 박사는 다음과 같이 설명했다. "인간 게놈을 다른 사람들과 비교할 때 인간 게놈 프로젝트가 2003 년에"완료 "되었다고 생각할 때 예상했던 것보다 훨씬 다른 모습을 보입니다. 이러한 차이에 대한 주요 공헌 중 하나 CNV 영역은 각 개체에 따라 서로 다른 카피 수를 가지며 일부 인간 개체군 에서는 그 다양성 이 다른 개체군 보다 더 클 수있다 .CNV 영역의 카피 수는 정상적인 표현형 인구의 다양성 및 특정 질병에 대한 감수성. 유전자는 주로 엑손, 단백질을 암호화하는 정보가있는 게놈 영역, 엑손 사이의 긴 DNA로 구성되어있다. 지금까지 대부분의 연구는 전체 유전자를 포함하는 CNV 영역에 초점을 맞추어 각 개체의 투여 량에 영향을 미쳤다. 인트론에 독점적으로 영향을 미치는 CNV 영역도 이들 유전자의 유전자 투여 량에 영향을 미칠 수 있습니다 .DNA는 세포핵 내에서 접혀 있기 때문에 서로 다른 유전자의 엑손과 인트론이 근접 할 수 있습니다. 특정 인트론의 길이 또한 질병과 관련된 일부 유전자를 포함하여 인접한 다른 유전자의 유전자 투여 량에 영향을 줄 수있다 "고 말했다. 인트론은 대개 중요성이 부여되지 않았기 때문에 6000 가지 이상의 유전자가 다른 사람들에게 다양한 크기의 인트론을 가지고 있음을 발견 한 사람은 아무도 없었다 "고 BSC의 마리아 리가 우 (Maria Rigau)는 논평했다. 우리는 유전자의 크기가 중요하다 "며" 더 짧은 또는 더 긴 인트론을 갖는 상당수의 유전자 가 생산되는 RNA의 양에 영향을 주며 이는 전사 조절의 변화와 관련이있을 수있다 "고 덧붙였다. 다른 질병과 관련이있다. " 진화 생물학 연구소 (IBE, UPF-CSIC)의 데이비드 후안 (David Juan)은 게놈 데이터가 공개되어 재검토되어 새로운 발견으로 이어진 덕분에 이러한 발견이 어떻게 가능했는지 설명합니다. "많은 연구자들이 분석 중에 컨테이너에 인트론을 던지기 때문에 우스운 일입니다. 우리는 그 컨테이너에"파헤 치고 "아무도 탐구하지 않은 보물을 발견했기 때문에, 수백 명의 사람들의 작업에 감사드립니다. 데이터를 생성 한 사람, 특히 1000 게놈의 국제 컨소시엄, 그리고 이러한 연구를 가능하게하는 고성능 컴퓨팅 리소스 (HPC)를 유지하는 사람들 모두에게 도움이 될 것입니다. "

추가 탐색 접합 오류가 질병 위험에 미치는 영향 예측 자세한 정보 : Maria Rigau et al. Intronic CNVs 및 인류 인구의 유전자 발현 변이, PLOS Genetics (2019). DOI : 10.1371 / journal.pgen.1007902 뉴캐슬 대학 제공

https://medicalxpress.com/news/2019-02-exploring-dark-side-genome.html

.연구원은 HIV 통제에 새로운 단서를 찾는다

Simon Fraser University 교수 인 Mark Brockman (l)은 감염 통제와 항 바이러스 T 세포가 다양한 HIV 염기 서열에 얼마나 잘 반응 하는지를 조사하는 국제 연구팀의 일원입니다. 신용 : SFU

면역 체계는 HIV와 암과 같은 질병 퇴치에서 신체의 최선의 방어입니다. 이제 국제 연구팀이 HIV 백신 생산 노력에 도움이 될 수있는 새로운 단서를 밝히기 위해 면역 체계를 활용하고 있습니다. SFU의 Mark Brockman 교수와 남아공의 KwaZulu-Natal 대학의 공동 저자들은 감염 통제와 항 바이러스 T 세포가 다양한 HIV 계열에 얼마나 잘 반응 하는지를 확인했습니다. Brockman은 HIV가 도움이되는 항 바이러스 T 세포를 피하기 위해 그 서열을 변경함으로써 인간의 면역 시스템에 적응한다고 설명했다. "효과적인 HIV 백신을 개발하려면 바이러스가 쉽게 회피 할 수없는 숙주 면역 반응을 생성해야합니다."라고 그는 말합니다. Brockman 팀은 항 바이러스 성 T 세포를 확인하고 다양한 HIV 염기 서열을 인식 할 수있는 능력을 평가하기위한 실험실 기반의 새로운 방법을 개발했습니다. "T 세포는 펩티드 항원이라고 불리는 이물질을 인식 할 수있는 백혈구 입니다"라고 Brockman은 말합니다. "T 세포에는 면역계 의 다른 세포를 돕는 2 가지 주요 유형 과 감염된 세포와 종양을 죽이는 2 가지 유형이 있습니다." HIV 항원을 공격하는 T 세포를 확인하는 것은 간단하지만 Brockman은 T 세포 매개 면역 반응에 중요한 세 가지 생물학적 요인이 있다고 말합니다 . 그리고 HIV 감염에서 세 가지 모두 유 전적으로 다양합니다. 그는 T 세포가 펩타이드 항원을 인식하기 위해서는 항원이 먼저 인간의 백혈구 항원 단백질 (HLA)에 의해 세포 표면에 제시되어야한다고 설명합니다. 그리고 수천 가지의 가능한 HLA 변종이 인간 개체군에 존재하기 때문에 모든 사람이 감염에 다르게 반응합니다. 또한, HIV는 매우 다양하고 치료되지 않은 감염 중에 끊임없이 진화하기 때문에 펩타이드 항원 서열도 변하게됩니다. 개인에서 발현 된 HLA 변이 형 및 HIV 펩타이드 항원과 T 세포의 일치는 일상적인 연구 과정에서 중요한 단계입니다. 그러나 Brockman은 "T 세포 반응에 대한 우리의 이해는이 반응에 기여하는 개별 T 세포의 항 바이러스 활성에 대해 더 많이 알기 전까지는 불완전 할 것"이라고 말했다. 사람의 T 세포 "레퍼토리"는 T 세포 수용체 (TCR)에 의해 구별 될 수있는 20-100 만개의 독특한 세포 계통으로 구성되며, 그 중 소수만이 특정 항원. 연구의 복잡성을 줄이기 위해 팀은 동일한 HIV 펩타이드 항원 (TL9)을 인식하지만 감염 후 다른 임상 결과와 관련이있는 매우 관련이있는 두 가지 HLA 변이종 (B81 및 B42)을 조사했습니다. 연구진은 HLA B81을 발현 한 사람의 T 세포가 HLA B42를 발현 한 사람의 T 세포와 비교하여 TL9 변이를 더 많이인지한다는 사실을 발견했다. 특히, 일부 B42- 발현 개체에서 T 세포 군은 TL9 서열 변이체를 인식하는 능력이 더 우수 하였다. 이 T 세포의 존재는 HIV 감염의 더 나은 조절과 관련이 있습니다. 이 연구는 개별 T 세포가 펩타이드 변이체를 인식하는 능력이 크게 다르다는 것을 보여 주며, HIV와 같이 다양하거나 빠르게 진화하는 병원균의 맥락에서 이러한 차이가 임상 적으로 중요 할 수 있음을 제시합니다. 효과적인 백신을 만들기 위해서는 많은 작업이 필요합니다. 그러나 Brockman은 " 이 연구에서보고 된 것과 같이 다양한 HIV 염기 서열을 인식 하는 T 세포 의 능력을 평가하는 포괄적 인 방법은 새로운 백신 전략을 설계하고 테스트하는 데 도움이되는 중요한 정보를 제공합니다." 추가 탐색 기계 학습 도구는 면역 활성제로서 펩타이드의 잠재력을 예측합니다.

더 자세한 정보 : Funsho Ogunshola 외, 이중 HLA B * 42 및 B * 81 반응성 T 세포 수용체는보다 다양한 HIV-1 Gag 탈출 변종 인 Nature Communications (2018)를 인식합니다. DOI : 10.1038 / s41467-018-07209-7 에 의해 제공 사이먼 프레이저 대학 (Simon Fraser University)

https://medicalxpress.com/news/2019-02-clues-hiv.html

.해저의 변이로 괴물이 생긴 파도가 발생합니다.

2019 년 2 월 1 일 플로리다 주립 대학 , Nick Moore는 플로리다 주에서 수학 조교수입니다. 크레디트 : Bruce Palmer / FSU

플로리다 주립대의 연구자들은 해저의 급격한 변화가 위험한 파도를 일으킬 수 있다는 사실을 발견했다. 위험한 파도는 가짜 또는 괴물 파도로 알려져있어서 파멸적인 파도가되어 한때 선원들의 상상의 묘미라고 생각되었다. "이이 거대한 파도 선박 또는 인프라에 엄청난 파괴를 일으킬 수 있지만 정확하게 이해되지 않는다"닉 무어, 보조 플로리다 주에서 수학 교수 및 불량 파도에 새로운 연구의 저자는 말했다. 이 연구는 Physical Review Fluids 지에 게재됩니다 . 신화로 여겨 지자이 파도는 수십 년 동안 과학 공동체를 혼란스럽게 만들었습니다. 수년에 걸쳐 전세계 연구원들은 해저 , 풍력 및주기적인 파형으로부터의 편차가 비선형성에 의해 강화되는 Benjamin-Feir 현상을 포함 하여이 파도에 기여할 수 있다고 생각한 여러 가지 요인을 조사했습니다 . 해저에 초점을 맞춘 대부분의 연구는 완만 한 경사만을 고려했으며, 경사를 더 극단적으로 밀어 낸 몇 가지 연구는 주로 컴퓨터 시뮬레이션에 의존했습니다. " 실험실 실험 에서 얻을 수있는 실제 데이터에 대한 상대적으로 과소 표현이있었습니다. 다양한 요인을 신중하게 제어 할 수 있습니다."라고 무어는 말했습니다. "종종 컴퓨터 시뮬레이션이 당신에게 현명한 예측을 제공하는지 여부를 확인하기 위해이 실제 데이터가 필요합니다." 무어의 실험실 실험은 파도 통계에 대한 급격한 해저 변동의 영향을 조사한 최초의 실험입니다. FSU의 Geophysical Fluid Dynamics 연구소 디렉터 인 Kevin Speer와 현재 FSU 학생이었던 Tyler Bolles와 함께 Moore는 가변 바닥을 가진 긴 챔버를 만들었습니다. 연구팀은 무작위로 파를 생성하기 위해 모터를 사용하여 수천 개의 파동을 추적하여 어떤 패턴이 나타나는지 확인했습니다. 파도가 일정한 깊이의 수 피트를 통과 한 후, 그들은 해저에서 갑작스런 변화를 나타내는 탱크의 바닥에 한 단계를 겪었습니다. Moore와 그의 동료들은 초기에 전통적인 종 모양의 곡선을 따라 파도가 정상적으로 보였다는 것을 발견했습니다. 그러나 그들이 발걸음을 넘어 물결의 구조가 크게 바뀌었다. 변경된 파도는 특정 방식으로 벨 곡선을 무시하는 특정 패턴을 설명하는 수학 함수 인 감마 분포를 따랐습니다. 무어는 "감마 분포가 우리의 실험에서 측정 된 파동을 얼마나 잘 묘사하는지는 놀랍습니다. "수학자로서, 그것은 이해할 수있는 근본적인 것이 있다고 비명을 지르고 있습니다." 실험과이 감마 분포의 출현으로 불량 파 발생의 새로운 발견이 촉발되었습니다. 무어는 "우리는 먼저 새로운 수학을 개발함으로써 근본적인 수준에서 그것들을 이해해야한다"고 말했다. "다음 단계는 새로운 수학을 사용하여 이러한 극단적 인 사건이 언제 어디서 발생할 것인지를 예측하는 것입니다." 추가 정보 : 인공 지능은 불량의 빛의 파도를 예측합니다.

더 자세한 정보 : C. Tyler Bolles 외. 갑작스런 깊이 변화에 의한 비정상 파 통계, Physical Review Fluids (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevFluids.4.011801 :에 의해 제공 플로리다 주립 대학

https://phys.org/news/2019-02-variations-seafloor-freak-ocean.html

.환경 적으로 안정된 레이저는 예외적으로 순수한 빛을 발산합니다

2019 년 1 월 31 일, 미국 광학 학회 원자 램프 크레딧 : ORNL

연구자들은 환경 조건에 따라 변화하지 않는 극도의 스펙트럼 순도의 빛을 방출하는 소형 레이저를 개발했습니다. 가능성이있는 새로운 휴대용 레이저는 과학 응용 프로그램의 호스트에 이득을 줄 수 있으며 GPS 시스템의 시계를 향상시키고 공간에서 중력파의 탐지를 촉진하며 양자 컴퓨팅에 유용합니다. 매사추세츠 공과 대학의 링컨 연구소 (Lincoln Laboratory) 연구원은 새로운 영향 연구를위한 Optica , The Optical Society의 저널에 새로운 레이저 기술을 발표했습니다 . 레이저가 순수하게 하나의 파장으로 방출되도록 설계된 경우에도 온도 및 기타 환경 요인의 변화는 종종 빛 방출을 주파수로 이동 시키거나 확산시키는 잡음을 유발합니다. 이 방출의 스펙트럼 범위가 넓어지는 것을 레이저 선폭이라고합니다. 연구원들은 광섬유 또는 반도체 레이저로 달성 한 것보다 더 좁은 스펙트럼 선폭을 가진 광섬유 레이저를 만드는 새로운 접근법을 사용했습니다. 동일한 레이저는 또한 85 나노 미터 (85 억분의 1도) 정도의 작은 온도 변화 를 감지하고 교정하는 방법을 제공합니다 . "초저 팽창 (ULE) 공동 레이저는 가장 좁은 선폭과 최고의 성능을 나타내지 만 부피가 크고 환경 소음에 매우 민감합니다."라고이 신문의 첫 저자 인 William Loh는 말했습니다. "우리의 목표는 휴대용 일 수 있고 환경 소음에 민감하지 않은 레이저로 ULE 레이저를 대체하는 것입니다." 좁은 선폭 달성 연구진 은 링 공진기로 구성된 광섬유 의 짧은 루프 (~ 2 미터)를 기반으로 레이저를 개발했습니다 . 파이버 레이저는 작고 견고하며 환경 변화에 비교적 느리게 반응하는 경향이 있습니다. 연구자들은 단지 20 헤르츠의 선폭을 가진 레이저를 얻기 위해 브릴 루앙 산란으로 알려진 비선형 광학 효과와 광섬유의 장점을 결합했습니다. 비교를 위해 다른 파이버 레이저는 1000 ~ 10,000 헤르츠 사이의 선폭을 얻을 수 있으며 기성품 반도체 레이저는 일반적으로 약 100 만 헤르츠의 선폭을 갖는다. 연구자들은 장단기 환경 변화에 대비하여 레이저를 극도로 안정하게 만들기 위해 온도 변화를 감지하기 위해 레이저 신호 를 자체적으로 참조하는 방법을 개발했습니다 . 그들의 방법은 온도 측정을위한 다른 접근 방식에 비해 매우 민감하며 레이저를 원래 온도의 방출 파장으로 되돌리기 위해 사용할 수있는 정확한 보정 신호를 계산할 수 있습니다. "온도는 레이저 소음의 중요한 원인입니다."라고 Loh는 말했습니다. "고품질의 레이저는 좁은 레이저 선폭을 가질뿐만 아니라 장기간 안정적인 방출을 유지할 수있는 방법이 필요합니다." GPS 개선 이 새로운 광원은 GPS 지원 장치에 사용되는 새로운 세대의 광학 원자 시계를 개선하는 데 사용될 수 있습니다. GPS를 사용하면 고급 원자 시계가 포함 된 인공 위성 네트워크에서 수신 된 신호로 삼각 측량을 수행하여 지구에서의 위치를 정확하게 파악할 수 있습니다. 각 위성은 타임 스탬프를 제공하며, 시스템은 그 시간 들간의 상대적인 차이에 기초하여 위치를 계산한다. "안정적이고 좁은 선폭 레이저를 기반으로하는 원자 시계가 신호의 도착 시간을보다 정확히 찾아내어 오늘날의 GPS 시스템의 위치 정확도를 향상시킬 수 있다고 생각합니다."라고 Loh는 말합니다. "우리의 레이저가 소형이라는 사실은 인공위성을 타고 사용할 수 있다는 것을 의미합니다." 레이저는 충돌하는 블랙홀이나 붕괴하는 별에서 오는 중력파를 탐지하기 위해 레이저 간섭계 중력 파 천문대 (LIGO)에서 사용되는 것과 같은 간섭계에도 유용 할 수 있습니다. 레이저 잡음은 간섭계가 중력파의 매우 작은 섭동을 감지하지 못하게하기 때문에이 응용 분야에는 초 내성 레이저가 필요합니다. "중력파 관찰을 위해 더 긴 간섭계 암을 만들기 위해 우주에서 레이저를 사용하는 노력이 진행 중입니다. "크기가 작고 견고하기 때문에 레이저는 우주에서 중력파 탐지의 후보자가 될 수 있습니다." 연구원들은 새로운 레이저가 견고하지만 현재 실험실 사용에 적합한 벤치 탑 시스템이라고 말합니다. 그들은 현재 레이저 용으로 더 작은 패키지를 개발하기 위해 노력하고 있으며 스마트 폰만큼 작은 휴대용 버전을 만들기 위해 더 작은 광학 구성 요소를 통합 할 것입니다.

추가 정보 : 초박형 레이저 선폭을 실현하는 새로운 방법 자세한 정보 : W. Loh, S. Yegnanarayanan, F. O'Donnell, PW Juodawlkis, "Nanokelvin 온도 자체 참조 기능이있는 초박형 선폭 브릴 루앙 레이저", Optica , 6, 2, 152 (2019). DOI : 10.1364 / OPTICA.6.000152 저널 참조 : Optica 제공 : Optical Society of America

https://phys.org/news/2019-01-environmentally-stable-laser-emits-exceptionally.html

.연구팀은 레이저의 프랙탈 광을 보여줍니다

2019 년 1 월 31 일, Wits University 남아프리카 - 스코틀랜드 연구팀, 레이저로 프랙탈 빛을 시연 Wits Structured Light 실험실에서 레이저로 만든 프랙탈 패턴의 횡단면. 학점 : Wits University

프랙탈 패턴은 거북이 껍질의 기하학 패턴, 달팽이 껍질의 구조, 복잡한 패턴을 만들기 위해 반복되는 즙이 많은 식물의 잎, 겨울철 자동차 앞 유리의 서리 패턴을 포함하여 자연에서 흔히 볼 수 있습니다. 프랙탈은 여러 개의 저울에서 구조가 반복되는 기하학의 독특한 특징을 가지고 있으며 Romanesco 브로콜리에서 양치류에 이르기까지 그리고 심지어 소금물, 산, 해안선 및 구름과 같은 더 큰 저울에서도 모든 곳에서 발견됩니다. 나무와 산의 형태는 자기 유사하여 작은 나무처럼 작은 나무와 작은 산처럼 보이는 바위처럼 보입니다. 지난 20 년간 과학자들은 프랙탈 빛이 레이저로 만들어 질 수 있다고 예측했습니다 . 고도로 광택 된 구형 거울을 사용하면 레이저는 자연과 거의 정반대이므로 1998 년 연구원들이 레이저 클래스에서 방출 된 프랙탈 광선을 예측했을 때 놀랍습니다. 이제 남아프리카와 스코틀랜드의 한 팀이 레이저로 프랙탈 빛을 만들어 낼 수 있다는 것을 보여 주었고 20 년의 예측을 입증했습니다. 이번 달에 Physical Review A 에서보고 한이 팀은 간단한 레이저의 프랙탈 광에 대한 첫 번째 실험적 증거를 제공하고 새로운 예측을 추가합니다. 이전에 생각한 것처럼 프랙탈 패턴은 2D뿐 아니라 3D에 존재해야합니다. 남아프리카 - 스코틀랜드 연구팀, 레이저로 프랙탈 빛을 시연

Wits Structured Light Laboratory에서 레이저로 만든 프랙탈 빛의 여러 패턴. 학점 : Wits University

자연은 예를 들어, 눈송이를 만들기 위해 간단한 규칙의 많은 재귀에 의해 "패턴 내에서의 패턴"을 만듭니다. 또한 컴퓨터 프로그램은 규칙을 반복적으로 반복함으로써 도형을 만듭니다. 유명한 Mandelbrot 세트를 생산합니다. 레이저 내부의 빛도 각 패스의 거울 사이를 오가며 앞뒤로 순환하며, 각 왕복 여행에서 빛 자체를 이미지화하도록 설정할 수 있습니다. 이것은 재귀 루프처럼 보이며 반복적 인 간단한 규칙을 반복합니다. 내의 패턴 안에 패턴 : 촬상 광이 이미지 평면으로 복귀 할 때마다, 그것은 그것이 무엇보다 적은 (또는보다 큰) 버전임을 의미 패턴 . 프랙탈은 이미징, 네트워크, 안테나 및 의학 분야의 애플리케이션을 보유하고 있습니다. 이 팀은 레이저로 직접 엔지니어링 할 수있는 프랙탈 형태의 빛을 발견하면 구조화 된 빛의 이국적인 상태를 기반으로 새로운 애플리케이션과 기술을 열어야한다고 기대합니다. Wiswatersrand 대학의 Andrew Forbes 교수는 Glasgow 대학의 Johannes Courtial 교수와 함께이 프로젝트를 이끌었습니다. "프랙탈은 혼돈으로 알려진 것에 매료 된 진정한 현상입니다. "인기있는 과학 세계에서 혼돈은 '나비 효과'로 알려져 있습니다. 예를 들어 아시아에서 날개를 치고있는 나비가 미국에서 허리케인을 일으키는 것과 같이 한 곳의 작은 변화가 다른 곳에서 큰 변화를 일으키는 곳입니다. 사실이라고 판명되었습니다. "

남아프리카 - 스코틀랜드 연구팀, 레이저로 프랙탈 빛을 시연 레이저 장비 설정은 프랙탈 패턴을 만드는 데 사용되었습니다. 학점 : Wits University

프랙탈 빛의 발견을 설명하면서, 포브스는 그의 팀이 레이저의 도형을 찾는 곳의 중요성을 인식했다고 설명합니다. "레이저 내부에 잘못된 장소 봐 당신은 단지 지저분 아웃 방울 참조 빛 . 이미징 일이 바로 이곳에서 봐, 당신은 프랙탈을 참조하십시오." 이 프로젝트는 Glasgow 팀의 이론적 전문 지식과 Wits와 CSIR (과학 및 산업 연구원위원회) 연구원의 남아공에서의 실험적 검증과 결합되었습니다. 실험의 초기 버전은 Dr. Darryl Naidoo (CSIR 및 Wits)가 작성했으며 Hend Sroor (Wits)가 Ph.D.의 일부로 완성했습니다. "놀라운 점은 예상대로 두 개의 폴리 쉬드 구면 거울 이있는 간단한 레이저 가 효과를 발휘할 수있는 유일한 요건 이라는 것입니다. 항상 거기에 있었고 올바른 장소를보고 있지 않다면 알기 힘들었습니다." 법원.

더 자세히 살펴보기 : 도형의 아름다운 수학 자세한 정보 : Hend Sroor 외, 레이저의 프랙탈 광, Physical Review A (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevA.99.013848 저널 참조 : 물리적 검토 A 제공 : Wits University

https://phys.org/news/2019-01-team-fractal-lasers.html