Các ứng dụng của LASER docx

Các ứng dụng của LASER 12-Dùng laser di chuyển xung sáng trong khí lạnh Ngườita có thể điều khiểnđườngđi của xungsáng cũng như tần số của nóbằng 3 chùmlaser, giữa các nguyên tử khí lạnh. Kỹ thuật này sẽ được ứngdụng trong việc chế tạo các mạch quangđiện, cũng như bộ nhớ của máy tính lượng tử. Nhóm khoahọc của MarlanScully,Đại học A&M,Texas (Mỹ), đã gắn 3 thiết bị phónglaser trong môi trườngkhí nitơ cực lạnh. Máy laser thứ nhất (còn gọi làmáy pháttín hiệu) phóng ramột xung sáng vào môi trường khí nitơ. Sau đó, một thiết bị khác,gọi là thiếtbị giữ laser, phóng ra một tia,hãm xung sáng lại trong khí lạnh. Tiếp theo,một thiết bị phóng laserthứ 3 đẩy xung sáng tới một vị trí cách vị trí ban đầu 6 milimét. Như vậy, xungsáng này đã được giữ và "vận chuyển" giữa môi trường của các nguyên tử khí lạnh. Các nhà khoahọc cho biết, trongthí nghiệm này, họ đã thay đổitần số của xung sángbằng cách thay đổi tần số của thiết bị giữ laser. Đây làlần đầu tiên người ta có thể giữ một xungsáng, điều chỉnhtầnsố và di chuyển nó giữa các nguyên tử khí lạnh.Về nguyên tắc, cácnhà khoahọc có thể mã hóa thôngtin trong xungsáng để lưu giữ và sử dụng. Vì thế, thí nghiệm lần này là một bướctiếnmới trên đường tìm kiếmbộ nhớ lý tưởng cho máy tínhlượng tử. 13-Dùng laser đưa các gene lạ vào tế bào Hai nhànghiên cứu Đức đã thành côngtrongmộtkỹ thuật mới đưaADN vào tế bào, bằngcách dùng tialaser khoét một lỗ hổng trên lớp màng, cho phép ADNdễ dàng lọt vàotrong. Kỹ thuật này có thể sẽ thúc đẩy sự phát triển củacác liệu pháp gene. Uday Tirlapurvà Karsten Konigcủa Đại họcFriedrich Schiller ở Jenađã sử dụng một tia laser hồngngoại để tạo ralỗ thủngtrên màng tế bào của độngvật có vú, sau đó đưa ADN vào trong.ADN nàymã hóa cho mộtprotein phát ra ánh sáng xanh lục, vì thế nhómnghiên cứu cóthể xác nhận sự tồn tại củanó nhờ vào hiện tượng phát sángcủa tế bào. Các nhà khoa học cho biết, phươngpháp cấyADN này rất hiệu quả và có tính chọn lọc cao, không gây ảnhhưởngđến "thânchủ" (những tế bào đượcghép ADN lạ vẫn sinh trưởng và phân chiabìnhthường). Đây là bước tiến đángkể so với cáckỹ thuật hiện nay.Chẳng hạn, mộttrong kỹ thuật thôngdụng nhất hiệnđược sử dụng là electroporation- dùngxung điệnđể xé rách màngtế bào tạm thời.Phươngpháp này không những"bất lực" trướccác tế bào đơnlẻ,mà hiệuquả chuyển gene cũng rất thấp. Một kỹ thuật khác là dùng virus(đã được biến đổi gene để trở nên vô hại), choxâm nhập vào tế bào. Virus sauđó sẽ bơm vật liệu ditruyền của nócho vật chủ.Tuy nhiên,kỹ thuật nàycũng gặp khó khăn do viruskhôngcó tính chọn lọc,và hiệu quả chưa đạt100%. Các nhà khoa học nhận định phươngpháp mớisẽ rất hữuích trongviệc tiêm chủng ADN.Chẳnghạn, nótrang bị cho tế bàonhững genesản sinhyếu tố miễn dịch, giúp tế bào chống lại vi khuẩn, virusvà vậtký sinh. Nếu thànhcông,nó cũng giúpcác bác sĩ chữa trị dễ dànghơn những căn bệnh có liênquan đến gene. 14-Laser dò mìn Các nhà khoa học Mỹ đang thử nghiệm một hệ thống dò mìn mớitại căn cứ quân sự Waynesville, Missouri.Hệ thống này sử dụng kỹ thuật laser hiện đại,cho phép pháthiện và pháhủy mìn, đạn, pháo nằmrải rác trên chiến trường sau mỗi trận đánh. Bình thường,sau mỗi trận oanhtạc trên không hoặc đánhtrên bộ, tại chiến trường còn rớtlại rất nhiều mìn, đạn hoặc pháotịt ngòi. Chúng làmối đe dọa lớncho binh lính,vì có thể bùng nổ bất chợtmỗi khi bị dẫm vào hoặc va chạmmạnh. Hệ thống dò mìnmới (Zeus)của cácnhà khoa học Mỹ sẽ giúp khắc phụctình trạng này. Cấu tạocủa Zeus rấtđơn giản, chỉ gồm một máy phóng lasermạnh, đặttrên một chiếc xebọc thép. Người lính ngồi trong khoang lái có thể dùng một cần điều khiểnđể chọn điểm phóng của chùmlaser.Với công suất từ 500 đến 2.000Watt, chùmlaser có thể xuyênthủng vỏ thép của mìn, đạn, pháo, khiến chúngbùng nổ. Theo các nhà khoa học, Zeuscó thể phát hiện nhữngquả đạn thối, mìn điếc vớivỏ nhựa hoặc kimloại ở khoảng cách từ 25 đến 250 mét. Tuy nhiên chùm laser không thể xuyên qua đất, nên Zeus chỉ thích hợp cho việc dò mìn ở chiến trường, chứ khôngthể dò mìn chônsâu dưới đấtđược. 15-Dùng tia laser làm sạch đường tàu Các kỹ sư của ViệnFrauenhof ở Aachen(Đức) mới phát triển một "bànchải" laser dùngđể làm sạch đường raytàu điện. Với công suất 400 kilowatt,chiếc bàn chải này cóthể đốtcháy tất cả chất cặn, gỉ bám vào đường ray, rồi dùng máy hút sạch. Hiện nhóm nghiên cứu đang thử nghiệmhệ thống này trên một môhình nhỏ. Nguyên tắc hoạt độngcủa nó rất đơn giản: Một máyphát laser công suất lớnđược đặt vàomột chiếc xe chạy trên đường ray.Người điều khiển hướngchùm laser lên bề mặt đườngray để đốt sạch chất cặn, rỉ bám vào,biến nó thànhtro xốp. Sauđó, một máy hút bụicực mạnh gắn ở đuôi xe sẽ hút sạch trovào một cái túi. Sắp tới, viện Frauenhofsẽ phối hợp vớimột công ty của Anhđể chế tạo các xe làm sạch đường raybằng laser theo nguyên tắc trên. Cácnhà khoa học hy vọng, kỹ thuật mới sẽ tiện dụngvà rẻ tiền hơn phương phápdùng chất tẩy rửabìnhthường để lau đường ray. 16-Dùng laser phục hồi tranh cổ Các nhà khoa học Tây BanNha cho biết, công việc làm sạch lớp bụi đã bám hàng thế kỷ trêncác bức tranhcổ đã trở nên dễ dàng hơn với ứngdụngtia laser.Trước đây, công việc phục hồinày làcả mộtquá trìnhgian khổ và khôngít nguycơ phá huỷ cả bức tranh. Theo cách truyền thống,các nhà phụcchế tranh phải sử dụngdao nhỏ và dung môi để trả lại màu cănbản của bức tranh.Ông Marta Castillejo, tại việnnghiên cứu khoa họcTây BanNha chobiết: “Giờ đây, tia laserhạn chế tối đa sự cọ xát trên các bề mặt tranh. Tiacực tímsẽ loại bỏ các thành phần bề mặt củalớp vec-ni bảo vệ mà không ảnhhưởngđến các thành tố hoá học củalớp màubên dưới. Khi tia laser chiếuvào tranh, một dụng cụ chuyên dụngsẽ hút bụi và khí thoát ra”. 17-Dùng kỹ thuật laser phát hiện dị tật ở võng mạc Các nhà khoa học Đức vừa đưa rakỹ thuật chụp võng mạc bằng tia laser,nhằm pháthiện các vết sẹo, xước, hoặc dị tật lạ. Nó cũngcho phépchụp hoàng điểm (điểmvàng trongvõng mạc) một cách chi tiết và sắc nét. Thiết bị chụp lasernày có tên làSLO (Scanning LaserOphthalmoscopy- thiết bị soi đáy mắt bằng cách chụp laser).Nhờ đó, người ta có thể phát hiện từng thayđổi nhỏ nhất của hoàng điểm. Nhấtlà ở người già, hiện tượng viêm hoàng điểm (tụ dịch ở dưới võng mạc) thườnglàm giảm thị lực, thậm chí có thể gây mùmắt. Hình ảnhhoàngđiểm ở người khỏemạnh. Nhóm nghiêncứu của JohanesMueller, thuộc khoaY, Đại họcHeidelberg(Đức), đã có ý tưởng về SLO từ năm 1995khi họ phát hiện ra rằng, có thể dùng kỹ thuật laser để ghi nhận các vết sẹo donội thương gâyra. Tuy nhiên để chế tạo ra một thiết bị có thể chụp các khuvực nhạy cảm như võngmạc (nơi màcác vết sẹo thường rất nhỏ và khó được phát hiện),các nhà khoa học đã cần nhiều năm để canh tân toàn bộ hệ thống chụp,từ bộ phận phát laser tới cácphần mềmđể khuyếchđại tín hiệu thu được lên màn hình. Thử nghiệm trên 11 người mắc bệnh thoái hóahoàng điểm, Mueller đã thu được các hìnhảnh sắcnét và chi tiết. "Nếu theo dõi thường xuyên, chúng tôi có thể chỉ ra được nhữngthay đổinhỏ nhất trongvõng mạc. Thiết bị này chophép các bác sĩ nghiêncứu diễn biến của hiệntượng suythoái hoàngđiểm ở người già, nhằmtìm biện pháp chữa trị căn bệnhnày", Muellernói. 18-Gửi chùm laser chứa thông tin qua cáp quang Các nhà khoa học Mỹ mới pháttriển côngnghệ mã hóa thôngtin vào mộtchùm laser để gửi qua cáp quang. Tại đầu kiacủa dây cáp, một hệ thống nhậntín hiệu sẽ giảimã ngượclại chùmlaser này,để cóđược dữ liệu ban đầu. Đến nay, thôngtin thườngđược mãhóa bởi tần số và biênđộ củasóng ánh sáng chạyqua cáp quang. Tuy nhiên trong thínghiệmlần này,Tiến sĩ GregoryVan Wiggeren, Viện Công nghệ Georgia,và Tiến sĩ Rajarshi Roy,Đại học Maryland (Mỹ), đã phát triển một kỹ thuật truyềntin mới qua cápquang, sử dụng chùmlaser. Với kỹ thuật mới, sự chuyển độngcủa sóng ánh sáng không mang theothông tin trực tiếp, mà thông tinđược chứa trong chùm laser. Trên đườngđi, chùm laserbị thayđổi liên tục dotác động của các sóng ánh sáng khác.Chính vì thế, một bộ thu ở cuối đường dây sẽ có nhiệm vụ tách chùmlaser ra khỏi những sóng ánh sáng này để giải mã nó. Kỹ thuật mớicho phép truyền tin nhanhvà khônggián đoạn, cóthể sẽ tìm đượcứngdụng mới trong ngành viễnthông. 19-Dùng công nghệ laser tạo các hầm mộ Ai Cập ảo Các nhà khoa học Anhđang thực hiệndự án có tên Thunglũngsa mạc,nhằm thay thế các khu di tích Ai Cập cổ đại đang bị đe dọa bởi sự biến độngcủa thời tiết và các trận động đất. Saukhi hoànthành, du khách sẽ tham quancác hầm mộ ảo bằng laser để tránh làm tổn hại cácdi tích cổ đang xuốngcấp. Dự kiến người ta sẽ sử dụngcác máy quét laser3 chiều, các máy ảnh kỹ thuật số và máy định vị có độ phân giải cao để tạo ra những bảnsao công trình giống y như thật. Các bảnsao ngôi mộ và lăngtẩm này sẽ được dựng nêntrong những ngọn núi nhântạo làm bằng đá tự nhiên. Dự án này do cácnhà nghiên cứuthuộc Đại học Cambridge,Đại học Bristol và một nhóm các kỹ sư của Tổ chức MillenniumWheelhợp tácthực hiện. 20-Thiết bị laser hỗ trợ lái xe trong đêm tối Hệ thống hoạtđộng trên nguyêntắc chùm laser "tầm nhiệt". Đầuquét tia được lắp cạnh vị trí đèn pha và đèn hậu để có thể phát hiện nhữngđối tượng tỏa nhiệt (người,động vậtsống ) phía trước hoặc sauxe và truyềnhình ảnhtới tài xế qua một màn hình. Công nghệ chùm laser cảmnhiệt đượcứng dụng trướctiên trong lĩnh vực quốc phòng.Các kỹ sư của tậpđoàn General Motor đã nghiêncứu cải tiến hệ thống này để nó phục vụ việc lái xe đêm. Côngtrình của họ là mộttrong những giải pháp kỹ thuật hay nhấttrong lĩnhvực chế tạo ôtô năm 1999.Cấu tạo củahệ thống có thể mô tả như một camerahồng ngoại, nhữngđối tượng nhiệt do "ống kính"đặc biệt này thu được sẽ hiện lênmàn hình đặt trong salon xe,hìnhảnh giống như phim âm bản đentrắng. Năm 2000,hệ thống này được áp dụng lần đầu tiên trên mẫu xeCadillacDeVille dành chocác nguyên thủ quốc gia. Phiên bản đầu tiên củathiết bị laser đặt trên ôtô cho hìnhảnh tốt ở khoảng cách 50m. Các chuyên giađã cố gắng giatăng độ nhạy của cảmbiến để có thể cung cấp hìnhảnh từ khoảng cách xa vàrõ nét hơn.Kết quả cải tiến mớinhất cho thấythiết bị có thể mô tả lại conđường trướcmặt lái xexa hơncả tầm đèn pha.Cho đến nay,các chuyêngia GM, Peugeotvà Citroen đanghợp tác hoànthiện sảnphẩm. Vào năm 2004, thiết bị này sẽ được ứng dụngrộng rãi trên các loại xe hơi phổ thông. Giá thành của việc lắpđặt hệ thốngdự tính khoảng 400-500USD. 21-Xử lý thông tin với tốc độ ánh sáng Một công ty của Israelvừa giới thiệubộ xử lý mới sử dụng quang học thay vì silicon. Với 256 nguồn phát tia laser,nó có thể giải quyết khoảng8.000 tỷ phép tính một giây, nghĩa làgấp 1.000lần so vớitốc độ thông thường hiện nay. Đượcđặt tên là Enlight,bộ xử lý do hãngLensletsản xuất với sự hỗ trợ của Bộ Quốc phòngIsrael. Về bản chất,đây là kỹ thuật xử lý tín hiệu số với mộtbộ phận gia tốcquang học gắn kèm, chophép đẩy tốc độ tính toán lên rất cao. Theoông AviramSariel, nhà sánglập đồngthời là Giám đốc điều hànhLenslet, đây là một cú nhảy vọt khoảng 20 năm trong công nghệ phần cứng máytính. Tại buổi lễ ra mắt ở Boston(Mỹ), ông phát biểu: “Enlightsẽ là một lợi thế cạnh tranh chiến lượcquốc gia. Nócho phép điều khiển cácchuyến bayan toàn hơn,tự độnghóa hệ thống vũ khí vàphát triển truyềnthông thế hệ mới. Giống như cái tên,bộ xử lý này sẽ mở ra một kỷ nguyênánh sáng chonền côngnghệ thông tin trên toàn thế giới”. Phó chủ tịch tập đoàn Gartnernghiên cứu về bán dẫn và công nghệ mới, ông Jim Tully,cho biếtcác công ty đều tậptrung vào việc chuyểnnhững tín hiệu quang thành thông tin. Lensletlà đơnvị đầu tiênnghĩ đến ý tưởng trực tiếpxử lý thông tin bằng quanghọc. Và họ đã thànhcông. Khi được hỏi về khả năng sản xuất hàngloạt của Enlight, ông Tully cho rằng do công nghệ bándẫn đang phát triển rất nhanh nênđiều này là hoàn toàn khả thi. “Những tia quang học sẽ sáng trongcác bộ xử lý trong khoảng 10 năm tới”, ông nói. Lenslet đã nhậnkhoảng 27 triệu USD tài trợ cho dự án từ các nhà đầu tư như GoldmanSachs, Walden VCvà JK&BCapital. Ngoài ra,họ cũng đangliên hệ với các công ty và chính phủ Mỹ, NhậtBản, châu Âu để phát triển bộ xử lýnày cho những ứng dụngcụ thể. Tuy nhiên, ông Sarielcho biết: “Chúng tôi khôngđịnh chuyển giao sáng chế của mình. Chúng tôi chỉ tìm kiếmmột dây chuyền sản xuất của nước ngoài song vẫn nắmquyền kiểmsoát”. . Các ứng dụng của LASER 12-Dùng laser di chuyển xung sáng trong khí lạnh Ngườita có thể điều khiểnđườngđi của xungsáng cũng như tần số của nóbằng 3 chùmlaser, giữa các nguyên tử. độngcủa thời tiết và các trận động đất. Saukhi hoànthành, du khách sẽ tham quancác hầm mộ ảo bằng laser để tránh làm tổn hại cácdi tích cổ đang xuốngcấp. Dự kiến người ta sẽ sử dụngcác máy quét laser3 . tia laserhạn chế tối đa sự cọ xát trên các bề mặt tranh. Tiacực tímsẽ loại bỏ các thành phần bề mặt củalớp vec-ni bảo vệ mà không ảnhhưởngđến các thành tố hoá học củalớp màubên dưới. Khi tia laser chiếuvào