Powstał pierwszy maser działający w temperaturze pokojowej

Naukowcy z brytyjskiego Narodowego Laboratorium Fizycznego (NPL - National Physical Laboratory) zaprezentowali pierwszy w historii maser działający w temperaturze pokojowej przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym. Maser to mikrofalowy odpowiednik lasera. Zamiast skoncentrowanej wiązki światła wysyła on skoncentrowaną wiązkę mikrofal.

Pierwsze masery powstały w ZSRR i USA w latach 50. ubiegłego wieku. Urządzenia te nigdy jednak nie weszły do użytku tak szeroko jak lasery, gdyż do pracy wymagały ekstremalnych warunków - albo bardzo niskiego ciśnienia, albo temperatur bliskich zeru absolutnemu. Ponadto konieczne było stosowanie silnego pola magnetycznego, a to oznaczało użycie dużych magnesów.

Przez pół wieku maser był zapomnianym, niepraktycznym kuzynem lasera. Nasz przełomowy projekt pozwoli na wykorzystywanie maserów przez przemysł i konsumentów - powiedział doktor Mark Oxborrow, współautor badań.

Naukowcy z NPL stworzyli maser, który nie tylko nie wymaga do pracy pola magnetycznego, ale pracuje w temperaturze pokojowej. To oznacza, że masery mogą stać się tak powszechnie używane jak lasery.

Zdaniem Brytyjczyków masery można będzie wykorzystać np. w urządzeniach do obrazowania medycznego, czujnikach chemicznych pozwalających na zdalne wykrywanie materiałów wybuchowych, komputerach kwantowych czy radioteleskopach.

Gdy wynaleziono laser, nikt nie wiedział, jakie można będzie znaleźć dla niego zastosowania. Tymczasem rozwój technologiczny spowodował, że lasery stały się częścią naszego codziennego życia. Minie jeszcze sporo czasu, zanim masery tak się rozpowszechnią, ale dokonany przez nas przełom oznacza, że urządzenia te można - dosłownie - wyjąć z zamrażarki i wykorzystywać w praktyce - stwierdził współautor badań, profesor Neil Alford z Imperial College London.

Tradycyjne masery wykorzystywały kryształ rubinu, który jednak wykazuje pożądane właściwości w niezwykle niskich temperaturach. Brytyjczycy zastąpili go kryształem p-terfenylu wzbogaconym pentacenem. W temperaturze pokojowej ma on takie same pożądane w maserze właściwości co rubin w temperaturze bliskiej zeru absolutnemu. Nawet wygląda jak rubin, gdyż bezbarwny p-terfenyl po dodaniu pentacenu zyskuje intensywną rubinową barwę.

Największym problemem jaki próbują rozwiązać naukowcy, jest wymuszenie ciągłej pracy masera. Obecnie urządzenie pracuje tylko pulsacyjnie. Drugie z poważnych wyzwań, to próba rozszerzenia częstotliwości generowanych mikrofal. Prototypowy maser pracuje jedynie w wąskim zakresie.

W dalszej perspektywie zespół z NPL chce badać inne materiały pod kątem ich przydatności do budowy masera działającego w temperaturze pokojowej oraz zmniejszenie poboru energii przez urządzenie. Prowadzone będą też prace nad zminiaturyzowaniem masera.