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Sensor cuántico para medir la intensidad, la polarización y la longitud de onda de la luz

05.06.2022

Un equipo de investigadores de la Universidad de Yale y la Universidad de Texas en Dallas ha creado un pequeño sensor óptico cuántico que tiene aproximadamente una milésima parte del tamaño de un cabello humano. Pero, a pesar de un tamaño tan pequeño, este sensor tiene las posibilidades más amplias, utilizando las propiedades cuánticas de los electrones, es capaz de medir simultáneamente la intensidad, la polarización y la longitud de onda de la luz. La creación de un sensor universal de este tipo permitirá en el futuro realizar avances significativos en los campos de la astronomía, la atención médica y la teledetección.

En los últimos años, los científicos han descubierto que torcer o deformar ciertos materiales puede, en algunos casos, darles ciertas propiedades que normalmente no poseen. En este caso, los científicos también utilizaron dicho método, aplicándolo a un grafeno de dos capas, al que llamaron TDBG (twisted double bilayer graphene). Retorcer el grafeno rompe la simetría de su red cristalina y dota al grafeno de propiedades completamente nuevas.

Tal cambio en las propiedades del grafeno llevó a que el llamado efecto fotovoltaico anómalo (APVE) comenzara a manifestarse con fuerza en el grafeno curvo. Este efecto consiste en la conversión de la luz en corriente eléctrica, cuya magnitud depende proporcionalmente de la intensidad, polarización y longitud de onda de la luz. Además, algunos de los parámetros de este efecto se pueden "ajustar" mediante el voltaje aplicado al grafeno.

A continuación, los científicos crearon una red neuronal artificial especializada, que se entrenó con los datos recibidos de un sensor de grafeno, que se irradió con luz con varios parámetros. Y después de dicho entrenamiento, la red neuronal pudo "decodificar" las lecturas del sensor, brindando resultados confiables y precisos para cada uno de los parámetros de luz mencionados anteriormente.

Las pequeñas dimensiones del nuevo sensor inteligente, que por sí solo puede reemplazar dispositivos bastante complejos, voluminosos y costosos, permitirán en el futuro crear tipos completamente nuevos de instrumentos astronómicos, equipos de diagnóstico médico, sistemas de visión para vehículos y aviones autónomos, etc. . Además, el trabajo realizado por los científicos abre un campo completamente nuevo en el que los materiales "deformados" actuarán como componentes ópticos no lineales.

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Máquina para aclarar flores en jardines. 02.05.2024

En la agricultura moderna, se están desarrollando avances tecnológicos destinados a aumentar la eficiencia de los procesos de cuidado de las plantas. En Italia se presentó la innovadora raleoadora de flores Florix, diseñada para optimizar la etapa de recolección. Esta herramienta está equipada con brazos móviles, lo que permite adaptarla fácilmente a las necesidades del jardín. El operador puede ajustar la velocidad de los alambres finos controlándolos desde la cabina del tractor mediante un joystick. Este enfoque aumenta significativamente la eficiencia del proceso de aclareo de flores, brindando la posibilidad de un ajuste individual a las condiciones específicas del jardín, así como a la variedad y tipo de fruta que se cultiva en él. Después de dos años de probar la máquina Florix en varios tipos de fruta, los resultados fueron muy alentadores. Agricultores como Filiberto Montanari, que ha utilizado una máquina Florix durante varios años, han informado de una reducción significativa en el tiempo y la mano de obra necesarios para aclarar las flores. ... >>

Microscopio infrarrojo avanzado 02.05.2024

Los microscopios desempeñan un papel importante en la investigación científica, ya que permiten a los científicos profundizar en estructuras y procesos invisibles a simple vista. Sin embargo, varios métodos de microscopía tienen sus limitaciones, y entre ellas se encuentra la limitación de resolución cuando se utiliza el rango infrarrojo. Pero los últimos logros de los investigadores japoneses de la Universidad de Tokio abren nuevas perspectivas para el estudio del micromundo. Científicos de la Universidad de Tokio han presentado un nuevo microscopio que revolucionará las capacidades de la microscopía infrarroja. Este instrumento avanzado le permite ver las estructuras internas de las bacterias vivas con una claridad asombrosa en la escala nanométrica. Normalmente, los microscopios de infrarrojo medio están limitados por la baja resolución, pero el último desarrollo de investigadores japoneses supera estas limitaciones. Según los científicos, el microscopio desarrollado permite crear imágenes con una resolución de hasta 120 nanómetros, 30 veces mayor que la resolución de los microscopios tradicionales. ... >>

Trampa de aire para insectos. 01.05.2024

La agricultura es uno de los sectores clave de la economía y el control de plagas es una parte integral de este proceso. Un equipo de científicos del Consejo Indio de Investigación Agrícola-Instituto Central de Investigación de la Papa (ICAR-CPRI), Shimla, ha encontrado una solución innovadora a este problema: una trampa de aire para insectos impulsada por el viento. Este dispositivo aborda las deficiencias de los métodos tradicionales de control de plagas al proporcionar datos de población de insectos en tiempo real. La trampa funciona enteramente con energía eólica, lo que la convierte en una solución respetuosa con el medio ambiente que no requiere energía. Su diseño único permite el seguimiento de insectos tanto dañinos como beneficiosos, proporcionando una visión completa de la población en cualquier zona agrícola. "Evaluando las plagas objetivo en el momento adecuado, podemos tomar las medidas necesarias para controlar tanto las plagas como las enfermedades", afirma Kapil. ... >>

La amenaza de los desechos espaciales al campo magnético de la Tierra 01.05.2024

Cada vez más oímos hablar de un aumento en la cantidad de basura espacial que rodea nuestro planeta. Sin embargo, no son sólo los satélites y las naves espaciales activos los que contribuyen a este problema, sino también los desechos de misiones antiguas. El creciente número de satélites lanzados por empresas como SpaceX no sólo crea oportunidades para el desarrollo de Internet, sino también graves amenazas a la seguridad espacial. Los expertos ahora están centrando su atención en las posibles implicaciones para el campo magnético de la Tierra. El Dr. Jonathan McDowell, del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, destaca que las empresas están desplegando rápidamente constelaciones de satélites y que el número de satélites podría crecer hasta 100 en la próxima década. El rápido desarrollo de estas armadas cósmicas de satélites puede conducir a la contaminación del entorno de plasma de la Tierra con desechos peligrosos y una amenaza a la estabilidad de la magnetosfera. Los restos metálicos de los cohetes usados pueden alterar la ionosfera y la magnetosfera. Ambos sistemas desempeñan un papel clave en la protección de la atmósfera y el mantenimiento ... >>

Solidificación de sustancias a granel. 30.04.2024

Hay bastantes misterios en el mundo de la ciencia y uno de ellos es el extraño comportamiento de los materiales a granel. Pueden comportarse como un sólido pero de repente se convierten en un líquido que fluye. Este fenómeno ha llamado la atención de muchos investigadores, y quizás por fin estemos más cerca de resolver este misterio. Imagínese arena en un reloj de arena. Por lo general, fluye libremente, pero en algunos casos sus partículas comienzan a atascarse, pasando de líquido a sólido. Esta transición tiene implicaciones importantes para muchas áreas, desde la producción de drogas hasta la construcción. Investigadores de EE.UU. han intentado describir este fenómeno y acercarse a su comprensión. En el estudio, los científicos realizaron simulaciones en el laboratorio utilizando datos de bolsas de perlas de poliestireno. Descubrieron que las vibraciones dentro de estos conjuntos tenían frecuencias específicas, lo que significa que sólo ciertos tipos de vibraciones podían viajar a través del material. Recibió ... >>

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Una nueva forma de materia - vidrio líquido 07.01.2021

Científicos de la Universidad de Constanza en Alemania anunciaron el descubrimiento de un nuevo estado de la materia: el vidrio líquido. Los átomos de esta sustancia exhiben un comportamiento extraño que los químicos han observado por primera vez. Estamos hablando del condensado de Bose-Einstein, que se forma cuando las partículas se enfrían a temperaturas ultrabajas y pueden exhibir propiedades cuánticas.

Hay una idea errónea común de que el vidrio es un líquido. Sí, en una de las etapas de la creación del vidrio, algunos minerales (la mayoría de las veces: arena de cuarzo, carbonato de sodio, dolomita, piedra caliza y otros) se calientan hasta alcanzar un estado fluido. Químicos de la Universidad de Konstanz en Alemania han confirmado que los átomos de vidrio pueden moverse, descubriendo así un nuevo estado de la materia, que todavía se llama "vidrio líquido".

Las mezclas de ciertos sólidos en líquidos pueden moverse para formar un estado de vidrio líquido, según un nuevo estudio. Los científicos han confirmado que las partículas de la sustancia que analizaron en concentraciones más altas se bloquean entre sí para que no giren, pero aún pueden moverse. Lo que es inaceptable para los átomos de vidrio ordinarios.

"A ciertas densidades de partículas, el movimiento de orientación se congeló mientras persistió el movimiento de traslación, lo que llevó a la formación de estados vítreos en los que las partículas se agruparon en estructuras locales con una orientación similar", explica el autor principal del estudio, Andreas Zumbusch.

Anteriormente, los científicos predijeron la posibilidad de descubrir vidrio líquido, y un nuevo estudio realizado por químicos alemanes confirma que pueden ocurrir procesos similares de movimiento atómico en los sistemas de formación de vidrio.

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