Раней мы паказвалі наш и . Сёння вы зможаце паглядзець на аптычную лабараторыю фізіка-тэхнічнага факультэта Універсітэта ІЦМА.
На фота: трохмерны наналітограф
Лабараторыя нізкаразмерных квантавых матэрыялаў адносіцца да навукова-даследчага цэнтра нанафатонікі і метаматэрыялаў.) на базе .
Яе супрацоўнікі займаюцца уласцівасцяў : плазмонаў, эксітонаў і палярытонаў. Гэтыя даследаванні зробяць магчымым стварэнне паўнавартасных аптычных і квантавых кампутараў. Лабараторыя разбіта на некалькі працоўных зон, якія пакрываюць усе этапы працы з нізкаразмернымі квантавымі матэрыяламі: падрыхтоўку ўзораў, іх выраб, характарызацыю і аптычныя даследаванні.
Першая зона абсталявана ўсім неабходным для падрыхтоўкі ўзораў .
Для іх ачысткі ўстаноўлена ультрагукавая мыйка, а каб забяспечыць бяспечную работу са спіртамі, тут абсталявана магутная выцяжка. Некаторыя матэрыялы для даследаванняў нам пастаўляюць партнёрскія лабараторыі ў Фінляндыі, Сінгапуры і Даніі.
Для стэрылізацыі узораў у памяшканні варта сушыльная шафа BINDER FD Classic.Line. Награвальныя элементы ўсярэдзіне яго падтрымліваюць тэмпературу ад 10 да 300°C. Ён мае USB-інтэрфейс для бесперапыннага маніторынгу тэмпературы на працягу эксперыменту.
Гэтую камеру супрацоўнікі лабараторыі таксама выкарыстоўваюць для правядзення стрэс-тэстаў і выпрабаванняў спроб на старэнне. Такія эксперыменты неабходны, каб зразумець, як паводзяць сябе матэрыялы і прылады пры пэўных умовах: стандартных і экстрэмальных.
У суседнім памяшканні ўсталяваны трохмерны наналітограф. Ён дазваляе фабрыкаваць трохмерныя структуры памерам некалькі соцень нанаметраў.
Прынцып яго працы пабудаваны на з'яве двухфатоннай палімерызацыі. Па сутнасці, гэта 3D-друкарка, які выкарыстоўвае лазеры для фарміравання аб'екта з вадкага палімера. Палімер дубянее толькі ў той кропцы, на якой сфакусаваўся лазерны прамень.
На фота: трохмерны наналітограф
У адрозненне ад стандартных метадаў літаграфіі, якія выкарыстоўваюцца для стварэння працэсараў і працуюць з тонкімі пластамі матэрыялаў, метад двухфатоннай палімерызацыі дазваляе ствараць складаныя трохмерныя структуры. Напрыклад, вось такія:
Наступнае памяшканне лабараторыі выкарыстоўваецца для аптычных эксперыментаў.
Там устаноўлены вялікі аптычны стол даўжынёй амаль дзесяць метраў, запоўнены шматлікімі ўстаноўкамі. Галоўныя элементы кожнай усталёўкі - крыніцы выпраменьвання (лазеры і лямпы), спектрометры і мікраскопы. Адзін з мікраскопаў мае адразу тры аптычных канала - верхні, бакавы і ніжні.
На ім можна вымяраць не толькі спектры прапускання і адлюстраванні, але і рассейванні. Апошнія даюць вельмі багатую інфармацыю аб нанааб'ектах, напрыклад спектральных характарыстыках і дыяграмах накіраванасці нанаантэн.
На фота: эфект рассейвання святла на крамянёвых часціцах.
Усё абсталяванне размешчана на стале з адзінай сістэмай падаўлення вібрацый. Выпраменьванне любога лазера можна адправіць на любую з аптычных сістэм і мікраскопаў з дапамогай усяго некалькіх люстэркаў і працягнуць даследаванні.
Газавы лазер бесперапыннага выпраменьвання з вельмі вузкім спектрам дазваляе праводзіць эксперыменты па . Лазерны прамень факусуецца на паверхні ўзору, а спектр безуважлівага святла рэгіструецца спектрометрам.
У спектрах назіраюцца вузкія лініі, якія адпавядаюць няпругкім рассейванні святла (з змяненнем даўжыні хвалі). Гэтыя пікі дазваляюць атрымаць інфармацыю аб крышталічнай структуры ўзору, а часам нават аб канфігурацыі асобных малекул.
Таксама ў памяшканні ўсталяваны фемтасекундны лазер. Ён здольны генераваць вельмі кароткія (100 фемтасекунд – адна дзесяцітрыліённая частка секунды) імпульсы лазернага выпраменьвання з велізарнай магутнасцю. У выніку мы атрымліваем магчымасць даследаваць нелінейныя аптычныя эфекты: генерацыю падвоеных частот і іншыя фундаментальныя з'явы, недасягальныя ў натуральных умовах.
У лабараторыі таксама стаіць наш крыястат. Ён дазваляе праводзіць аптычныя вымярэнні з тым жа наборам крыніц, але пры нізкіх тэмпературах - да сямі Кельвінаў, што прыкладна роўна -266 ° C.
У такіх умовах можа назірацца шэраг унікальных з'яў, у прыватнасці, рэжым моцнай сувязі святла з рэчывам, калі фатон і эксітон (электрон-дзірачная пара) утвараюць адзіную часціцу - эксітон-палярытон. Палярытоны маюць вялікія перспектывы ў абласцях квантавых вылічэнняў і прылад з моцнымі нелінейнымі эфектамі.
На здымку: зондавы мікраскоп INTEGRA
У апошнім памяшканні лабараторыі мы размясцілі нашы дыягнастычныя прыборы. и . Першы дазваляе атрымліваць малюнак паверхні аб'екта з высокім прасторавым дазволам і даследаваць склад, будынак і іншыя ўласцівасці прыпаверхневых пластоў кожнага матэрыялу. Для гэтага ён скануе іх факусаваным пучком электронаў, разагнаных высокай напругай.
Сканавальны зондавы мікраскоп робіць тое ж самае з дапамогай зонда, які скануе паверхню ўзору. Пры гэтым можна адначасова атрымліваць інфармацыю і аб «ландшафце» паверхні ўзору, і аб яго лакальных уласцівасцях, напрыклад электрычным патэнцыяле і намагнічанасці.
На фота: сканавальны электронны мікраскоп S50 EDAX
Гэтыя прыборы дапамагаюць нам характарызаваць узоры для правядзення далейшых аптычных даследаванняў.
Праекты і планы
Адным з галоўных праектаў лабараторыі звязаны з гібрыдных станаў святла і матэрыі ў квантавых матэрыялах - ужо згаданых вышэй эксітон-палярытонаў. Гэтай тэматыцы прысвечаны мегагрант Міністэрства адукацыі і навукі Расійскай Федэрацыі. Праект вядзецца пад кіраўніцтвам вядучага вучонага з Універсітэта г. Шэфілд, Морыса Школьніка. Эксперыментальныя работы па праекце вядзе Антон Самусеў, а тэарэтычнай часткай кіруе прафесар фізіка-тэхнічнага факультэта Іван Шэлых.
Таксама супрацоўнікі лабараторыі вывучаюць спосабы перадачы інфармацыі з дапамогай салітонаў. Салітоны - гэта хвалі, не схільныя ўплыву дысперсіі. Дзякуючы гэтаму сігналы, якія перадаюцца з дапамогай салітонаў, не "расплываюцца" па меры распаўсюджвання, што дазваляе павялічыць і хуткасць, і далёкасць перадачы.
У пачатку 2018 навукоўцы нашага Універсітэта і калегі з ВНУ ва Уладзіміры мадэль цвёрдацельнага терагерцового лазера. Асаблівасць распрацоўкі ў тым, што тэрагерцавае выпраменьванне не "затрымліваецца" прадметамі з дрэва, пластыка і керамікі. Дзякуючы гэтай уласцівасці лазер знойдзе ўжыванне ў зонах надгляду пасажыраў і багажу - для хуткага пошуку металічных аб'ектаў. Іншая сфера дастасавальнасці - рэстаўрацыя старажытных прадметаў мастацтва. Аптычная сістэма дапаможа атрымліваць выявы, схаваныя пад пластамі фарбы або керамікі.
У планах у нас - абсталяваць лабараторыю новым абсталяваннем, каб праводзіць яшчэ больш складаныя даследаванні. Напрыклад, дакупіць перабудоўваны фемтасекундны лазер, што дазволіць істотна пашырыць круг доследных матэрыялаў. Гэта дапаможа ў задачах, звязаных з квантавых чыпаў для вылічальных сістэм наступнага пакалення.
Як працуе і чым жыве Універсітэт ІЦМА:
Крыніца: habr.com