Юный техник, 2007 № 02

Реактор Вачаева — Иванова можно отрегулировать либо на получение новых элементов при минимальном количестве избыточной энергии, либо на получение энергии при минимальном количестве новых элементов. Ученые пропускали через реактор обычную речную воду и почти без затрат энергии получали из нее десятки новых химических элементов. Еще больший эффект наблюдался при обработке стоков промышленных предприятий и металлургических комбинатов. Таким образом, любое месторождение, дававшее прежде только железо, да и вообще чуть ли не любой ручей может стать месторождением полиметаллических руд.

А вполне возможно, что со временем реакторы Вачаева — Иванова будут согревать и освещать обычные сельские дома. Знай лишь подливай воду.

А. ИЛЬИН

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ Повелители радуги

Ученым удалось обнаружить «невиданное физическое явление», уверяет серьезный научный журнал Physical Review Letters. И добавляет следующие подробности.

Известный специалист в области кристаллографии Джон Джоаннопулос из Массачусетского технологического института, а также его коллеги Зван Рид и Марин Солджачич проводили эксперименты, пропуская ударные волны через так называемый фотонный кристалл. Такой материал состоит из нескольких слоев, каждый из которых по-разному пропускает свет. Слои можно использовать для того, чтобы отражать излучения только определенных частот, позволяя свету другой частоты проникать сквозь кристалл.

С помощью компьютерного моделирования ученые выяснили, что если по такому кристаллу ударить определенным образом или возбудить в его окрестностях ударные волны, то они воздействуют на кристаллическую решетку. Кристалл, который обычно пропускает, например, красный свет и отражает зеленый, может стать прозрачным для зеленого света и отражать красный.

Более того, исследователи установили, что фотонный кристалл можно спроектировать таким образом, что фронт ударной волны будет отражать входящий световой поток. В итоге свет многократно переотразится от деформированной и недеформированной частей кристалла, воспроизводя эффект «зеркальной комнаты». Причем после каждого отражения из-за эффекта Доплера свет будет менять свою частоту. При этом если направление движения ударной волны и света совпадает, то частота луча снижается, но возрастает, если движение обеих составляющих направлено навстречу друг другу.

Физики МТИ провели компьютерное моделирование фотонного кристалла (фото внизу).

В итоге примерно после 10 000 отражений, на что уходит около 0,1 наносекунды, свет может, например, из красного стать голубым. Или из видимого диапазона сместиться в инфракрасный. Изменяя кристаллическую структуру, можно заранее точно установить, излучение какой частоты войдет в кристалл и каким оно оттуда выйдет. Можно даже сжать излучение широкого диапазона в узкий пучок. «Иным образом этого не сделаешь, — говорит Джоаннопулос. — Обычные цветовые фильтры просто пропускают одни частоты и отражают другие. Поэтому значительная часть энергии теряется».

Сейчас исследователи и их коллеги из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса работают над тем, чтобы продемонстрировать новый эффект на практике. Например, они хотят возбудить в кристалле ударные волны, буквально… обстреливая его пулями. Еще один вариант — возбудить в кристалле акустические волны.

Именно этот вариант ливерморские физики намерены использовать для создания лазеров с очень широким диапазоном.

Химик Майкл Сэйлор из Университета штата Калифорния в Сан-Диего, разработавший гибкие фотонные кристаллы, подчеркивает, что новая технология позволит не только создавать более эффективные осветительные лампы и солнечные батареи. Она способна еще увеличить пропускную способность оптоволоконных линий связи, а также построить эффективные преобразователи тепла в свет и обратно.

Кроме того, как полагают некоторые исследователи, фотонные кристаллы могут пригодиться в шоу-бизнесе для получения искусственных радуг и прочих световых эффектов, изготовления проекционных телевизоров и дисплеев нового поколения, информационных табло и многих других приборов. Ведь по существу исследования этих чудо-кристаллов только начинаются.

1. Фотонный кристалл прозрачен для красного света, но отражает все более высокие частоты.

2. Ударная волна движется сквозь кристалл навстречу свету. Часть кристалла, которая сжимается под действием ударной волны, становится прозрачной для зеленого света и не пропускает более низкие частоты.