Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали новую методику, которая позволяет исследователям с беспрецедентной чувствительностью наблюдать, как материалы испускают поляризованный свет с течением времени.
Поляризация света — это не просто яркость или цвет. Волны света могут скручиваться и поворачиваться, что называется поляризацией. Представьте себе очки, которые вы надеваете в 3D-кинотеатре, где используется поляризация света, чтобы создать иллюзию глубины.
Поляризация имеет ключевое значение для будущих технологий, от квантовых компьютеров до безопасной связи и голографических дисплеев. Многие материалы излучают свет таким образом, что кодируют информацию в его поляризации, как если бы мы использовали направление световых волн для передачи сообщения.
Чтобы открыть новые возможности, исследователям необходимо наблюдать, как именно эта поляризация меняется со временем. Однако существующие методы требуют компромисса между скоростью, чувствительностью или широким диапазоном цветов.
Теперь команда под руководством профессора Саши Фельдмана в Лаборатории энергетических материалов EPFL разработала высокочувствительную, широкополосную, спектроскопию с временным разрешением, которая фиксирует полный набор состояний поляризации (так называемый «вектор Стокса»).
Новая методика работает в широком спектральном окне (400–900 нанометров) и с временными интервалами от наносекунд до нескольких миллисекунд, при этом уровень шума составляет всего одну десятитысячную интенсивности поляризованного света, излучаемого материалом.
ИИ предсказывает свойства материалов, используя информацию об электронах
Исследователи в Корее разработали технологию искусственного интеллекта (ИИ), которая предсказывает молекулярные свойства, изучая информацию об электронах, не требуя дорогостоящих квантово-механических вычислений.
Совместная исследовательская группа под руководством старшего научного сотрудника Гёнга С. На из Корейского исследовательского института химических технологий (KRICT) и профессора Чанёна Парка из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) разработала новый метод ИИ — DELID (Decomposition-supervised Electron-Level Information Diffusion), который точно предсказывает свойства материалов, используя информацию об электронах.
Метод DELID достиг современной точности прогнозирования на реальных наборах данных, состоящих примерно из 30 000 экспериментальных молекулярных данных.
Традиционные методы вычислительной науки и ИИ были ограничены в использовании информации об электронах из-за чрезмерной стоимости квантово-механических вычислений. В результате большинство существующих моделей ИИ полагаются исключительно на молекулярные дескрипторы на уровне атомов, что приводит к ограничениям в точности прогнозирования, особенно для сложных молекул.
Созданы съедобные микролазеры
Исследователи продемонстрировали съедобные микролазеры — крошечные лазеры, сделанные полностью из пищевых материалов, которые можно использовать для мониторинга пищевых продуктов, аутентификации продукции и маркировки.
Эти микролазеры состоят из капель оливкового масла или смесей вода-глицерин, легированных природными оптическими усиливающими веществами, такими как хлорофилл (зелёный пигмент в листьях) или рибофлавин (витамин B2).
Исследователи показали, что оливковое масло уже содержит достаточно хлорофилла, чтобы его можно было использовать непосредственно в качестве лазера в форме капель без необходимости добавления дополнительных ингредиентов. Их можно возбуждать с помощью внешнего света, такого как импульсный лазер.
Благодаря своей высокочувствительной выходной эмиссии, микролазеры могут служить как оптическими штрих-кодами, так и датчиками. Например, исследователи закодировали дату в персиковом компоте с помощью микролазерных штрих-кодов, встроенных в продукт. Штрих-код оставался оптически стабильным и читаемым более года.
В других экспериментах съедобные микролазеры были разработаны для реагирования на изменения pH, температуры, концентрации сахара и микробного роста, предлагая платформу для мониторинга свежести продуктов в режиме реального времени.
polarization. Think about the glasses you wear at a 3D movie, which use light polarization to make each eye see a slightly different image, creating the illusion of depth.”,”Polarization is key for future technologies, from quantum computers to secure communication and holographic displays. Many materials emit light in ways that encode information in its polarization, as if we were using the direction of light waves to send a message. Among these phenomena is a form known as circularly polarized luminescence (CPL), a special type of light emission produced by chiral materials where light waves spiral either left or right as they travel.”,”To unlock new applications, researchers need to observe exactly how this polarization evolves over time. But so far, scientists have had to compromise because existing methods force a trade-off between speed, sensitivity, or a broad range of colors.”,”Standard CPL techniques are often slow, narrowly focused, or unable to pick up faint signals, especially when studying advanced materials with fleeting or subtle polarization effects. These limitations have slowed the quest to fully understand how chiral (handed) materials interact with light.”,”Now, a team led by Professor Sascha Feldmann at EPFL’s Laboratory for Energy Materials has developed a high-sensitivity, broadband, time-resolved spectroscopy technique that captures the complete set of polarization states (the so-called \”Stokes vector\”).”,”The new technique does this across a wide spectral window (400–900 nanometers), and at time intervals ranging from just nanoseconds up to several milliseconds, all with a noise floor as low as one-ten-thousandth the intensity of the polarized light being emitted by a material. The new technique also captures linear and circular polarization signals at the same time, which helps identify and correct for polarization artifacts that often trip up other methods. The research is published in Nature.”,”The team designed the instrument with straightforward, off-the-shelf components, making it widely adoptable, and they’re sharing the full optical schematics and a compendium of \”non-obvious\” error sources to open the field up for others.”,”They used an electronically gated camera and a carefully designed set of polarization optics to record the full Stokes vector in real time, tracking changes in light emission from different types of molecules that feature both strong and weak polarized luminescence. By recording the complete polarization fingerprint, the new setup can uncover details that other approaches miss.”,”The new approach successfully captured polarization changes in materials that had never been tracked in such detail before. It reproduced benchmark results for well-studied molecules, and it revealed previously unseen dynamics in organic emitters and complex systems where light emission happens on both fast and slow timescales.”,”The technique also exposed subtle polarization artifacts—false signals that traditional measurements often confuse with real effects—allowing researchers to avoid common pitfalls.”,”With its combination of high sensitivity, wide spectral coverage, and nanosecond time resolution, the technique opens an unprecedented window onto the realm of excited-state polarization dynamics and symmetry-breaking. Scientists can now observe these processes in real time, accelerating the design and development of chiral emitters, quantum materials, and advanced optoelectronic devices.”,”The team has also made their blueprints and automation algorithms public in an effort to democratize the field and help speed up discoveries worldwide.”,”\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tProvided by\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tEcole Polytechnique Federale de Lausanne\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t”,”\n\t\t\t\t\t\t\tMore from Atomic and Condensed Matter\n\t\t\t\t\t\t “]’>Источник