ফটো ট্যুর: ITMO বিশ্ববিদ্যালয়ে কোয়ান্টাম পদার্থের পরীক্ষাগারে কী করা হচ্ছে

পূর্বে আমরা আমাদের দেখিয়েছি fablab и সাইবারফিজিক্যাল সিস্টেমের পরীক্ষাগার. আজ আপনি ITMO বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ্যা ও প্রযুক্তি অনুষদের অপটিক্যাল ল্যাবরেটরি দেখতে পারেন।

ছবি: XNUMXD ন্যানোলিথোগ্রাফ

নিম্ন-মাত্রিক কোয়ান্টাম উপাদানের গবেষণাগারটি ন্যানোফোটোনিক্স এবং মেটাম্যাটেরিয়ালের গবেষণা কেন্দ্রের অন্তর্গত (মেটাল্যাব) ভিত্তির উপর পদার্থবিদ্যা ও প্রযুক্তি অনুষদ.

এর কর্মীরা নিয়োজিত অধ্যয়নরত বৈশিষ্ট্য quasiparticles: প্লাজমন, এক্সিটন এবং পোলারিটন। এই গবেষণাগুলি সম্পূর্ণরূপে অপটিক্যাল এবং কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি করা সম্ভব করবে। পরীক্ষাগারটি নিম্ন-মাত্রিক কোয়ান্টাম উপকরণগুলির সাথে কাজের সমস্ত স্তরকে কভার করে বেশ কয়েকটি কাজের ক্ষেত্রে বিভক্ত: নমুনা তৈরি, তাদের তৈরি করা, চরিত্রায়ন এবং অপটিক্যাল অধ্যয়ন।

প্রথম জোন নমুনা প্রস্তুতির জন্য প্রয়োজনীয় সবকিছু দিয়ে সজ্জিত করা হয় metamaterials.

এগুলি পরিষ্কার করার জন্য একটি অতিস্বনক ক্লিনার ইনস্টল করা হয়েছে এবং অ্যালকোহলগুলির সাথে নিরাপদ কাজ নিশ্চিত করার জন্য, একটি শক্তিশালী নিষ্কাশন হুড এখানে সজ্জিত করা হয়েছে। ফিনল্যান্ড, সিঙ্গাপুর এবং ডেনমার্কের অংশীদার গবেষণাগারগুলি দ্বারা কিছু গবেষণার উপকরণ আমাদের সরবরাহ করা হয়।

নমুনা জীবাণুমুক্ত করার জন্য, ঘরে একটি BINDER FD Classic.Line শুকানোর ক্যাবিনেট স্থাপন করা হয়েছে। এর ভিতরে গরম করার উপাদানগুলি 10 থেকে 300 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা বজায় রাখে। পরীক্ষার সময় অবিচ্ছিন্ন তাপমাত্রা পর্যবেক্ষণের জন্য এটিতে একটি USB ইন্টারফেস রয়েছে।

ল্যাবরেটরি কর্মীরা এই চেম্বারটি ব্যবহার করে স্ট্রেস পরীক্ষা এবং নমুনাগুলিতে বার্ধক্য পরীক্ষা চালাতে। উপকরণ এবং ডিভাইসগুলি নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে কীভাবে আচরণ করে তা বোঝার জন্য এই জাতীয় পরীক্ষাগুলি প্রয়োজনীয়: আদর্শ এবং চরম।

পাশের ঘরে একটি ত্রিমাত্রিক ন্যানোলিথোগ্রাফ ইনস্টল করা আছে। এটি কয়েকশ ন্যানোমিটার আকারের ত্রিমাত্রিক কাঠামো তৈরির অনুমতি দেয়।

এর অপারেশনের নীতিটি দুই-ফোটন পলিমারাইজেশনের ঘটনার উপর ভিত্তি করে। মূলত, এটি একটি 3D প্রিন্টার যা একটি তরল পলিমার থেকে একটি বস্তুকে আকার দিতে লেজার ব্যবহার করে। পলিমার শুধুমাত্র লেজার রশ্মি ফোকাস করা বিন্দুতে শক্ত হয়।

ছবি: XNUMXD ন্যানোলিথোগ্রাফ

স্ট্যান্ডার্ড লিথোগ্রাফি কৌশলগুলির বিপরীতে, যা প্রসেসর তৈরি করতে এবং উপকরণের পাতলা স্তরগুলির সাথে কাজ করতে ব্যবহৃত হয়, দ্বি-ফোটন পলিমারাইজেশন জটিল ত্রি-মাত্রিক কাঠামো তৈরি করতে দেয়। উদাহরণস্বরূপ, এই মত:

ল্যাবরেটরির পাশের কক্ষটি অপটিক্যাল পরীক্ষার জন্য ব্যবহৃত হয়।

প্রায় দশ মিটার লম্বা একটি বড় অপটিক্যাল টেবিল রয়েছে, যা অসংখ্য স্থাপনায় ভরা। প্রতিটি ইনস্টলেশনের প্রধান উপাদানগুলি হল বিকিরণ উত্স (লেজার এবং ল্যাম্প), স্পেকট্রোমিটার এবং মাইক্রোস্কোপ। মাইক্রোস্কোপগুলির একটিতে একবারে তিনটি অপটিক্যাল চ্যানেল রয়েছে - উপরের, পাশে এবং নীচে।

এটি শুধুমাত্র ট্রান্সমিশন এবং প্রতিফলন বর্ণালী নয়, বিক্ষিপ্তকরণও পরিমাপ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। পরবর্তীটি ন্যানোবজেক্ট সম্পর্কে খুব সমৃদ্ধ তথ্য প্রদান করে, উদাহরণস্বরূপ, ন্যানোঅ্যান্টেনার বর্ণালী বৈশিষ্ট্য এবং বিকিরণ প্যাটার্ন।

ফটোতে: সিলিকন কণার উপর আলো বিচ্ছুরণের প্রভাব

সমস্ত সরঞ্জাম একটি একক কম্পন দমন সিস্টেম সহ একটি টেবিলে অবস্থিত। যেকোন লেজারের বিকিরণ শুধুমাত্র কয়েকটি আয়না ব্যবহার করে যেকোন অপটিক্যাল সিস্টেম এবং মাইক্রোস্কোপে পাঠানো যেতে পারে এবং গবেষণা চালিয়ে যাওয়া যেতে পারে।

একটি খুব সংকীর্ণ বর্ণালী সহ একটি ক্রমাগত-তরঙ্গ গ্যাস লেজার এটির উপর পরীক্ষা চালানো সম্ভব করে তোলে রামন স্পেকট্রোস্কোপি. লেজার রশ্মিটি নমুনার পৃষ্ঠের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে এবং বিক্ষিপ্ত আলোর বর্ণালী একটি স্পেকট্রোমিটার দ্বারা রেকর্ড করা হয়।

বর্ণালীতে স্থিতিস্থাপক আলো বিচ্ছুরণের সাথে সম্পর্কিত সংকীর্ণ রেখাগুলি (তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিবর্তন সহ) পরিলক্ষিত হয়। এই শিখরগুলি নমুনার স্ফটিক গঠন সম্পর্কে তথ্য প্রদান করে, এবং কখনও কখনও এমনকি পৃথক অণুর কনফিগারেশন সম্পর্কেও।

ঘরে একটি ফেমটোসেকেন্ড লেজারও ইনস্টল করা আছে। এটি খুব অল্প সময়ের মধ্যে (100 ফেমটোসেকেন্ড - এক সেকেন্ডের দশ-ট্রিলিয়ন ভাগ) লেজার বিকিরণের স্পন্দন তৈরি করতে সক্ষম। ফলস্বরূপ, আমরা অরৈখিক অপটিক্যাল প্রভাবগুলি অধ্যয়ন করার সুযোগ পাই: দ্বিগুণ ফ্রিকোয়েন্সি তৈরি করা এবং প্রাকৃতিক পরিস্থিতিতে অপ্রাপ্য অন্যান্য মৌলিক ঘটনা।

আমাদের ক্রিওস্ট্যাট ল্যাবরেটরিতেও অবস্থিত। এটি উৎসের একই সেটের সাথে অপটিক্যাল পরিমাপের অনুমতি দেয়, কিন্তু কম তাপমাত্রায় - সাত কেলভিন পর্যন্ত, যা প্রায় -266°C এর সমান।

এই ধরনের পরিস্থিতিতে, বেশ কয়েকটি অনন্য ঘটনা লক্ষ্য করা যায়, বিশেষত, আলো এবং পদার্থের মধ্যে শক্তিশালী সংযোগের শাসন, যখন একটি ফোটন এবং একটি এক্সিটন (ইলেক্ট্রন-হোল জোড়া) একটি একক কণা তৈরি করে - একটি এক্সাইটন-পোলারিটন। কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং শক্তিশালী অরৈখিক প্রভাব সহ ডিভাইসগুলির ক্ষেত্রে পোলারিটনগুলি দুর্দান্ত প্রতিশ্রুতি রাখে।

ফটোতে: ইন্টিগ্রা প্রোব মাইক্রোস্কোপ

পরীক্ষাগারের শেষ কক্ষে আমরা আমাদের ডায়াগনস্টিক যন্ত্রগুলি রেখেছিলাম - স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ и স্ক্যানিং প্রোব মাইক্রোস্কোপ. প্রথমটি আপনাকে উচ্চ স্থানিক রেজোলিউশন সহ একটি বস্তুর পৃষ্ঠের একটি চিত্র পেতে এবং প্রতিটি উপাদানের পৃষ্ঠের স্তরগুলির রচনা, গঠন এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করতে দেয়। এটি করার জন্য, তিনি উচ্চ ভোল্টেজ দ্বারা ত্বরান্বিত ইলেকট্রনগুলির একটি ফোকাসড রশ্মি দিয়ে তাদের স্ক্যান করেন।

একটি স্ক্যানিং প্রোব মাইক্রোস্কোপ একটি প্রোব ব্যবহার করে একই কাজ করে যা নমুনার পৃষ্ঠ স্ক্যান করে। এই ক্ষেত্রে, নমুনা পৃষ্ঠের "ল্যান্ডস্কেপ" এবং এর স্থানীয় বৈশিষ্ট্যগুলি সম্পর্কে একই সাথে তথ্য পাওয়া সম্ভব, উদাহরণস্বরূপ, বৈদ্যুতিক সম্ভাবনা এবং চুম্বককরণ।

ছবি: স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ S50 EDAX

এই যন্ত্রগুলি আমাদের আরও অপটিক্যাল অধ্যয়নের জন্য নমুনাগুলিকে চিহ্নিত করতে সহায়তা করে।

প্রকল্প এবং পরিকল্পনা

গবেষণাগারের একটি প্রধান প্রকল্পের সাথে সম্পর্কিত অধ্যয়নরত কোয়ান্টাম পদার্থে আলো এবং পদার্থের হাইব্রিড অবস্থা—ইতিমধ্যে উপরে উল্লিখিত এক্সাইটন-পোলারিটন। রাশিয়ান ফেডারেশনের শিক্ষা ও বিজ্ঞান মন্ত্রকের একটি মেগা-অনুদান এই বিষয়ে উত্সর্গীকৃত। শেফিল্ড ইউনিভার্সিটির নেতৃস্থানীয় বিজ্ঞানী মরিস শকোলনিক এই প্রকল্পের নেতৃত্ব দিয়েছেন। প্রকল্পের পরীক্ষামূলক কাজ অ্যান্টন সামুসেভ দ্বারা পরিচালিত হয় এবং তাত্ত্বিক অংশটি পদার্থবিজ্ঞান ও প্রযুক্তি অনুষদের অধ্যাপক ইভান শেলিখের নেতৃত্বে।

ল্যাবরেটরি কর্মীরা সোলিটন ব্যবহার করে তথ্য প্রেরণের উপায়গুলিও অধ্যয়ন করছেন। Solitons হল তরঙ্গ যা বিচ্ছুরণ দ্বারা প্রভাবিত হয় না। এর জন্য ধন্যবাদ, সলিটন ব্যবহার করে প্রেরিত সংকেতগুলি "প্রসারিত" হওয়ার সাথে সাথে তারা প্রচার করে না, যা সংক্রমণের গতি এবং পরিসর উভয়ই বৃদ্ধি করা সম্ভব করে।

2018 এর শুরুতে, আমাদের বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীরা এবং ভ্লাদিমিরের বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকর্মীরা উপস্থাপিত একটি সলিড-স্টেট টেরাহার্টজ লেজারের মডেল। উন্নয়নের বিশেষত্ব হল যে কাঠ, প্লাস্টিক এবং সিরামিক দিয়ে তৈরি বস্তুর দ্বারা টেরাহার্টজ বিকিরণ "বিলম্বিত" হয় না। এই সম্পত্তির জন্য ধন্যবাদ, লেজারটি ধাতব বস্তুর দ্রুত অনুসন্ধানের জন্য যাত্রী এবং লাগেজ পরিদর্শন এলাকায় ব্যবহার করা হবে। প্রযোজ্যতার আরেকটি ক্ষেত্র হল প্রাচীন শিল্প বস্তুর পুনরুদ্ধার। অপটিক্যাল সিস্টেম পেইন্ট বা সিরামিকের স্তরের নিচে লুকানো ছবি পেতে সাহায্য করবে।

আমাদের পরিকল্পনা হল আরও জটিল গবেষণা পরিচালনার জন্য পরীক্ষাগারটিকে নতুন যন্ত্রপাতি দিয়ে সজ্জিত করা। উদাহরণস্বরূপ, একটি টিউনযোগ্য ফেমটোসেকেন্ড লেজার কিনুন, যা অধ্যয়ন করা সামগ্রীর পরিসরকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রসারিত করবে। এটি সম্পর্কিত কাজগুলিতে সহায়তা করবে এর উন্নয়ন পরবর্তী প্রজন্মের কম্পিউটিং সিস্টেমের জন্য কোয়ান্টাম চিপ।

কিভাবে ITMO বিশ্ববিদ্যালয় কাজ করে এবং জীবনযাপন করে:

• আইটিএমও ইউনিভার্সিটি টিএল; ডিআর ডাইজেস্ট: অ-শাস্ত্রীয় ভর্তি এবং আকর্ষণীয় উপকরণ
• কোয়ান্টাম কমিউনিকেশনস - আনহ্যাকেবল ডেটা ট্রান্সমিশন সিস্টেমের একটি প্রকল্প
• একটি স্মার্ট স্টেথোস্কোপ হল ITMO ইউনিভার্সিটি এক্সিলারেটরের একটি স্টার্টআপ প্রকল্প

উত্স: www.habr.com