Yn flaenorol dangosasom ein и . Heddiw gallwch chi edrych ar labordy optegol Cyfadran Ffiseg a Thechnoleg Prifysgol ITMO.
Yn y llun: nanolitograff XNUMXD
Mae'r Labordy o Ddeunyddiau Cwantwm Dimensiwn Isel yn perthyn i'r Ganolfan Ymchwil Nanoffotoneg a Metadeunyddiau () ar y gwaelod .
Mae ei weithwyr yn cymryd rhan priodweddau : plasmonau, excitons a polaritonau. Bydd yr astudiaethau hyn yn ei gwneud hi'n bosibl creu cyfrifiaduron optegol a chwantwm llawn. Rhennir y labordy yn sawl maes gwaith sy'n cwmpasu pob cam o'r gwaith gyda deunyddiau cwantwm dimensiwn isel: paratoi samplau, eu gwneuthuriad, eu nodweddu ac astudiaethau optegol.
Mae'r parth cyntaf yn cynnwys popeth sy'n angenrheidiol ar gyfer paratoi sampl .
Er mwyn eu glanhau, gosodir glanhawr ultrasonic, ac i sicrhau gwaith diogel gydag alcoholau, mae cwfl gwacáu pwerus wedi'i gyfarparu yma. Mae rhai deunyddiau ymchwil yn cael eu cyflenwi i ni gan labordai partner yn y Ffindir, Singapôr a Denmarc.
Er mwyn sterileiddio samplau, gosodir cabinet sychu BINDER FD Classic.Line yn yr ystafell. Mae'r elfennau gwresogi y tu mewn iddo yn cynnal tymheredd o 10 i 300 ° C. Mae ganddo ryngwyneb USB ar gyfer monitro tymheredd parhaus yn ystod yr arbrawf.
Mae staff labordy hefyd yn defnyddio'r siambr hon i gynnal profion straen a phrofion heneiddio ar samplau. Mae angen arbrofion o'r fath i ddeall sut mae deunyddiau a dyfeisiau'n ymddwyn o dan amodau penodol: safonol ac eithafol.
Mae nanolithograff tri dimensiwn wedi'i osod yn yr ystafell nesaf. Mae'n caniatáu saernïo strwythurau tri dimensiwn cannoedd o nanometrau o ran maint.
Mae egwyddor ei weithrediad yn seiliedig ar ffenomen polymerization dau ffoton. Yn y bôn, argraffydd 3D ydyw sy'n defnyddio laserau i siapio gwrthrych o bolymer hylif. Mae'r polymer yn caledu dim ond ar y pwynt lle mae'r pelydr laser wedi'i ganolbwyntio.
Yn y llun: nanolitograff XNUMXD
Yn wahanol i dechnegau lithograffeg safonol, a ddefnyddir i greu proseswyr a gweithio gyda haenau tenau o ddeunyddiau, mae polymerization dau ffoton yn caniatáu creu strwythurau tri dimensiwn cymhleth. Er enghraifft, fel hyn:
Defnyddir ystafell nesaf y labordy ar gyfer arbrofion optegol.
Mae bwrdd optegol mawr bron i ddeg metr o hyd, wedi'i lenwi â nifer o osodiadau. Prif elfennau pob gosodiad yw ffynonellau ymbelydredd (laserau a lampau), sbectromedrau a microsgopau. Mae gan un o'r microsgopau dair sianel optegol ar unwaith - uchaf, ochr ac isaf.
Gellir ei ddefnyddio i fesur nid yn unig sbectra trawsyrru ac adlewyrchiad, ond hefyd gwasgariad. Mae'r olaf yn darparu gwybodaeth gyfoethog iawn am nano-wrthrychau, er enghraifft, nodweddion sbectrol a phatrymau ymbelydredd nanoantenna.
Yn y llun: effaith gwasgaru golau ar ronynnau silicon
Mae'r holl offer wedi'i leoli ar fwrdd gydag un system atal dirgryniad. Gellir anfon ymbelydredd unrhyw laser i unrhyw un o'r systemau optegol a microsgopau gan ddefnyddio dim ond ychydig o ddrychau a gellir parhau â'r ymchwil.
Mae laser nwy tonnau di-dor gyda sbectrwm cul iawn yn ei gwneud hi'n bosibl cynnal arbrofion arno . Mae'r trawst laser yn canolbwyntio ar wyneb y sampl, ac mae sbectrwm y golau gwasgaredig yn cael ei gofnodi gan sbectromedr.
Gwelir llinellau cul sy'n cyfateb i wasgariad golau anelastig (gyda newid yn y donfedd) yn y sbectra. Mae'r copaon hyn yn darparu gwybodaeth am strwythur grisial y sampl, ac weithiau hyd yn oed am ffurfweddiad moleciwlau unigol.
Mae laser femtosecond wedi'i osod yn yr ystafell hefyd. Mae'n gallu cynhyrchu corbys byr iawn (100 femtoseconds - un deg triliwnfed o eiliad) o belydriad laser gyda phŵer enfawr. O ganlyniad, rydym yn cael y cyfle i astudio effeithiau optegol aflinol: cynhyrchu amleddau dyblu a ffenomenau sylfaenol eraill nad ydynt yn gyraeddadwy o dan amodau naturiol.
Mae ein cryostat hefyd wedi'i leoli yn y labordy. Mae'n caniatáu mesuriadau optegol gyda'r un set o ffynonellau, ond ar dymheredd isel - hyd at saith Kelvin, sydd bron yn hafal i -266 ° C.
O dan amodau o'r fath, gellir arsylwi nifer o ffenomenau unigryw, yn arbennig, y drefn o gyplu cryf rhwng golau a mater, pan fydd ffoton a exciton (pâr twll electron) yn ffurfio un gronyn - exciton-polariton. Mae Polaritons yn addawol iawn ym meysydd cyfrifiadura cwantwm a dyfeisiau ag effeithiau aflinol cryf.
Yn y llun: microsgop stiliwr INTEGRA
Yn ystafell olaf y labordy gosodwyd ein hofferynnau diagnostig - и . Mae'r cyntaf yn caniatáu ichi gael delwedd o wyneb gwrthrych â chydraniad gofodol uchel ac astudio cyfansoddiad, strwythur a phriodweddau eraill haenau arwyneb pob deunydd. I wneud hyn, mae'n eu sganio gyda thrawst ffocws o electronau wedi'i gyflymu gan foltedd uchel.
Mae microsgop chwiliwr sganio yn gwneud yr un peth trwy ddefnyddio stiliwr sy'n sganio wyneb y sampl. Yn yr achos hwn, mae'n bosibl cael gwybodaeth ar yr un pryd am "dirwedd" arwyneb y sampl ac am ei briodweddau lleol, er enghraifft, potensial trydan a magneteiddio.
Yn y llun: sganio microsgop electron S50 EDAX
Mae'r offerynnau hyn yn ein helpu i nodweddu samplau ar gyfer astudiaethau optegol pellach.
Prosiectau a chynlluniau
Mae un o brif brosiectau'r labordy yn gysylltiedig â cyflyrau hybrid golau a mater mewn deunyddiau cwantwm—exciton-polaritons y soniwyd amdanynt eisoes uchod. Mae mega-grant gan Weinyddiaeth Addysg a Gwyddoniaeth Ffederasiwn Rwsia wedi'i neilltuo i'r pwnc hwn. Arweinir y prosiect gan wyddonydd blaenllaw o Brifysgol Sheffield, Maurice Shkolnik. Mae gwaith arbrofol ar y prosiect yn cael ei wneud gan Anton Samusev, ac mae'r rhan ddamcaniaethol yn cael ei arwain gan Athro y Gyfadran Ffiseg a Thechnoleg Ivan Shelykh.
Mae staff labordy hefyd yn astudio ffyrdd o drosglwyddo gwybodaeth gan ddefnyddio solitons. Solitons yw tonnau nad yw gwasgariad yn effeithio arnynt. Diolch i hyn, nid yw signalau a drosglwyddir gan ddefnyddio solitons yn “lledaenu” wrth iddynt ymledu, sy'n ei gwneud hi'n bosibl cynyddu cyflymder ac ystod y trosglwyddiad.
Ar ddechrau 2018, mae gwyddonwyr o'n Prifysgol a chydweithwyr o'r brifysgol yn Vladimir model o laser terahertz cyflwr solet. Hynodrwydd y datblygiad yw nad yw ymbelydredd terahertz yn cael ei “oedi” gan wrthrychau wedi'u gwneud o bren, plastig a serameg. Diolch i'r eiddo hwn, bydd y laser yn cael ei ddefnyddio mewn ardaloedd archwilio teithwyr a bagiau ar gyfer chwilio'n gyflym am wrthrychau metel. Maes arall sy'n berthnasol yw adfer gwrthrychau celf hynafol. Bydd y system optegol yn helpu i gael delweddau sydd wedi'u cuddio o dan haenau o baent neu gerameg.
Ein cynlluniau yw rhoi offer newydd i'r labordy i gynnal ymchwil hyd yn oed yn fwy cymhleth. Er enghraifft, prynwch laser femtosecond tiwnadwy, a fydd yn ehangu'n sylweddol yr ystod o ddeunyddiau sy'n cael eu hastudio. Bydd hyn yn helpu gyda thasgau sy'n gysylltiedig â sglodion cwantwm ar gyfer systemau cyfrifiadura cenhedlaeth nesaf.
Sut mae Prifysgol ITMO yn gweithio ac yn byw:
Ffynhonnell: hab.com