MIT kuria nanostruktūrinį įrenginį, kuris blokuoja šviesą savo kelyje

Kai lazeris apšviečia šios nanometro skalės (mėlynosios bangos) įtaisus, osmosiniai-sekundiniai elektronų blyksniai atsiranda nanovielių ires galuose, naudojamiems silpnų šviesos laukų (raudonos bangos) aptikimui. Autorius: Marco Turchetti

SU: Tyrėjai kuria kompaktišką mikroschemų įrenginį, skirtą atomo laiko sprendimu aptikti galios lauko bangas.

Norint suprasti energijos perdavimą per šviesą į tokias medžiagas kaip kraujo ląstelės ar augalai, būtina suprasti, kaip šviesos bangos keičiasi bėgant laikui. Dėl fantastiškai didelio greičio, kuriuo svyruoja šviesos bangos, mokslininkai dar neturi sukurti kompaktiško prietaiso, kurio skiriamoji geba būtų pakankamai laiko, kad būtų galima juos tiesiogiai užfiksuoti.

Dabar MIT tyrėjų vadovaujama komanda pademonstravo mikroschemų prietaisus, kurie, bėgant laikui, gali tiesiogiai stebėti silpną šviesos bangų elektrinį lauką. Jų prietaisą, kuriame yra mikroschema, naudojanti trumpus lazerio impulsus և nanomasto antenas, lengva naudoti, nereikalaujant specialios aplinkos darbui, naudojant minimalius lazerio parametrus ir įprastą laboratorijos elektroniką.

Komandinis darbas paskelbtas šio mėnesio pradžioje Gamtos fotonika, gali padėti sukurti naujus optinius matavimo prietaisus, naudojamus tokiose srityse kaip biologija, medicina, maisto sauga, dujų aptikimas ir vaistų atradimas.

„Yra daug galimų šios technologijos panaudojimo būdų“, – sakė bendraautorius Philipas Donnie Keatley’as, Elektronikos tyrimų laboratorijos (RLE) pagrindinis tyrėjas. “Pavyzdžiui, naudodamiesi šiais optinių mėginių ėmimo prietaisais mokslininkai galės geriau suprasti augalų optinės absorbcijos կամ fotoelektros kelius arba geriau aptikti molekulinius parašus sudėtingose ​​biologinėse sistemose.”

„Kitley“ bendraautoriai yra vyriausioji mokslų daktarė RLE, pagrindinė autorė Mina Bionta; Feliksas Rickowskis, „Deutsches Elektronen-Synchrotron“ doktorantas (ES kritimas:) համալս Hamburgo universitetas, kuris lankėsi MIT studente. LE RLE magistrantas Marco Turchetti. Komandai vadovavo Keatley, dirbęs su profesoriumi Carlu Berggrenu MIT Elektros ir kompiuterijos mokslų katedroje (EECS); Franzas Kärtneris iš DESY համալս Hamburgo universiteto, Vokietija; Փ Williamas Putnamas iš Kalifornijos universiteto, Daviso. Kiti bendraautoriai yra Yugia Yang, buvusi MIT doktorantė, dabar École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EFPL) ir Dario Cattozzo Mor, buvęs svečias.

Itin greitai susitinka su labai mažu. Laikas stovi vietoje

Mokslininkai jau seniai ieškojo būdų, kaip išmatuoti sistemas, kai jos laikui bėgant keičiasi. GHz kanalų, pvz., Naudojamų jūsų telefonui ar „Wi-Fi“ maršrutizatoriui, gavimas trunka mažiau nei 1 nanosekundę (milijardą sekundės). Norint atkurti matomas šviesos bangas, reikia dar greitesnės skiriamosios gebos, mažesnės nei 1 femtcm (viena milijardinė sekundės dalis).

„MIT և DESY“ tyrimų grupės sukūrė mikroschemą, kuri naudoja trumpus lazerio impulsus, kad generuotų itin greitus elektroninius pliūpsnius nanomasės antenų galuose. Nanoskalės antenos sukurtos taip, kad padidintų trumpojo lazerio impulso lauką, kad jos būtų pakankamai stiprios, kad ištrauktų elektronus iš antenos, sukuriant elektroninę blykstę, kuri greitai nusėda surinkimo elektrode. Šios elektroninės raketos yra itin trumpos, trunkančios tik kelias šimtas sekundes (kelias šimtas milijardinės sekundės dalies).

Naudodamiesi šiais greitais blyksniais, mokslininkai galėjo nufotografuoti daug silpnesnes šviesos bangas, kurios svyravo praeinant mikroschemą.

„Šis darbas dar kartą parodo, kaip nanodalijimo ir greitaeigės fizikos sintezė gali padėti įdomiai suprasti naujas greito matavimo priemones“, – sakė profesorius Peteris Homelhoffas, Erlangeno-Niurnbergo universiteto lazerinės fizikos katedra. „Visa tai remiasi giliu pagrindinės fizikos supratimu. “Remdamiesi šiais tyrimais, dabar galime išmatuoti labai greitus labai silpnų lazerio impulsų bangos ilgius.”

Tyrėjai teigia, kad galimybė tiesiogiai matuoti šviesos bangas laikui bėgant padės tiek mokslui, tiek pramonei. Šviesai sąveikaujant su materija, jos bangos bėgant laikui keičiasi, paliekant molekulių parašus. Ši optinio lauko mėginių ėmimo technika žada užfiksuoti šiuos parašus tiksliau ir jautriau nei ankstesni metodai, tuo pačiu naudojant kompaktišką, integruotą technologiją, reikalingą realioms verslo programoms.

Nuoroda. Mina R. Bionta, Felixas Rickowskis, Marco Turchetti, Yugia Yani, Dario Catzo Mori, Williamas P. Putnamas, Franzas C. Kortelės, Carl K. Berggrenas և Philipas D. „Optinių laukų mikroschemų atranka su atestacijos skiriamąja geba“ Kitley, 2021 m Balandžio 15 d. Gamtos fotonika,
DOI: 10.1038 / s41566-021-00792-0:

Šį tyrimą palaikė JAV oro pajėgų mokslinių tyrimų biuras, vykdydamas jaunų tyrėjų programą „Optinio lauko mikroschemų kūrimas PHz su nanostruktūrinėmis elektroninėmis spinduliuotėmis“ Open „Open State Electronics“. Darbą iš dalies palaikė Europos tyrimų taryba, MIT-Hamburg PIER projektas DESY ir SENSE.nano MIT.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Didžiausia aplinkos šalinimo kaukė – ir kaip ją sumažinti

Naujas tyrimas nustatė naudojamo N95 išeikvojimą ir pasiūlė tinkamus būdus jį sumažinti. Nuo praėjusiais metais prasidėjusios „Covid-19“ epidemijos, užrištos akys tapo dar viena sveikatos apsaugos...

Neuromediatorių lygis smegenyse nuspėja matematinius sugebėjimus

Skenavimas buvo baigtas 1 ir 2 metu (maždaug po 1,5 metų) kiekvienoje iš penkių amžiaus grupių (6-erių, 10-mečių, 14-mečių, 16-mečių ir 18 metų) -metukai)....

Genetikai atskleidžia mutacijas, sukeliančias sunkų vaikystės vėžį – vartokite vaistus, kad pašalintumėte jų šalutinį poveikį

Trejybės koledžo genetikai atrado specifinio geno, vadinamo H3K27M, mutaciją, sukeliančią neišgydomą vaikystės vėžį, vadinamą diffi midi glioma (DMG). Augimas taikant tikslinius vaistus. Jų istoriniai...

Neigiamų jonų sulaikymas tarpžvaigždinėje erdvėje

Kaip tarpžvaigždinėje aplinkoje kuriamos neigiamai įkrautos molekulės? Tarpžvaigždiniai debesys yra naujų žvaigždžių gimtinė. Tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant gyvenimą visatoje per...

Naujas algoritmas skrenda greičiau nei bepiločiai orlaiviai nei pasaulinės klasės žmonių rasės pilotai

Dronas, skrendantis per Dūmus, kad įsivaizduotų kompleksinius aerodinaminius efektus. Paskola Robotikos խումբ suvokimo grupė, Juricho universitetas Norėdami būti naudingi, bepiločiai orlaiviai turi būti...

Newsletter

Subscribe to stay updated.