Antaŭe ni montris nian и . Hodiaŭ vi povas rigardi la optikan laboratorion de la Fakultato de Fiziko kaj Teknologio de ITMO-Universitato.
Bildigita: XNUMXD nanolitografo
La Laboratorio de Malalt-Dimensiaj Kvantumaj Materialoj apartenas al la Esplorcentro pri Nanofotoniko kaj Metamaterialoj () sur la bazo .
Ĝiaj dungitoj estas engaĝitaj ecoj : plasmonoj, ekscitonoj kaj polaritonoj. Tiuj ĉi studoj ebligos krei plenrajtajn optikajn kaj kvantumajn komputilojn. La laboratorio estas dividita en plurajn laborareojn kovrantajn ĉiujn stadiojn de laboro kun malalt-dimensiaj kvantummaterialoj: specimenpreparo, ilia fabrikado, karakterizado kaj optikaj studoj.
La unua zono estas ekipita per ĉio necesa por specimena preparado .
Ultrasona purigilo estas instalita por purigi ilin, kaj por certigi sekuran laboron kun alkoholoj, potenca ellasiga kapuĉo estas ekipita ĉi tie. Kelkaj esplormaterialoj estas liveritaj al ni de partneraj laboratorioj en Finnlando, Singapuro kaj Danio.
Por steriligi specimenojn, en la ĉambro estas instalita sekiga kabineto BINDER FD Classic.Line. La hejtelementoj en ĝi konservas temperaturojn de 10 ĝis 300 °C. Ĝi havas USB-interfacon por kontinua temperatura monitorado dum la eksperimento.
Laboratoria personaro ankaŭ uzas ĉi tiun kameron por fari strestestojn kaj maljuniĝajn testojn sur specimenoj. Tiaj eksperimentoj estas necesaj por kompreni kiel materialoj kaj aparatoj kondutas sub certaj kondiĉoj: normaj kaj ekstremaj.
Tridimensia nanolitografo estas instalita en la apuda ĉambro. Ĝi permesas la fabrikadon de tridimensiaj strukturoj kelkcent nanometroj en grandeco.
La principo de ĝia funkciado baziĝas sur la fenomeno de du-fotona polimerigo. Esence, ĝi estas 3D presilo, kiu uzas laserojn por formi objekton el likva polimero. La polimero malmoliĝas nur ĉe la punkto kie la lasera radio estas fokusita.
Bildigita: XNUMXD nanolitografo
Male al normaj litografiteknikoj, kiuj kutimas krei procesorojn kaj labori kun maldikaj tavoloj de materialoj, du-fotona polimerigo permesas la kreadon de kompleksaj tridimensiaj strukturoj. Ekzemple, tiel:
La sekva ĉambro de la laboratorio estas uzata por optikaj eksperimentoj.
Estas granda optika tablo longa preskaŭ dek metrojn, plena de multaj instalaĵoj. La ĉefaj elementoj de ĉiu instalaĵo estas radiadfontoj (laseroj kaj lampoj), spektrometroj kaj mikroskopoj. Unu el la mikroskopoj havas tri optikajn kanalojn samtempe - supra, flanka kaj malsupra.
Ĝi povas esti uzata por mezuri ne nur dissendajn kaj reflektajn spektrojn, sed ankaŭ disvastigon. Ĉi-lastaj disponigas tre riĉajn informojn pri nanoobjektoj, ekzemple, la spektraj karakterizaĵoj kaj radiadpadronoj de nanoantenoj.
En la foto: la efiko de lumdisvastigo sur siliciaj partikloj
Ĉiuj ekipaĵoj situas sur tablo kun ununura vibro-subprema sistemo. La radiado de iu lasero povas esti sendita al iu ajn el la optikaj sistemoj kaj mikroskopoj uzante nur kelkajn spegulojn kaj esplorado povas esti daŭrigita.
Kontinu-onda gaslasero kun tre mallarĝa spektro ebligas fari eksperimentojn . La lasera radio estas fokusita sur la surfaco de la provaĵo, kaj la spektro de la disigita lumo estas registrita per spektrometro.
Mallarĝaj linioj egalrilatantaj al malelasta lumdisvastigo (kun ŝanĝo en ondolongo) estas observitaj en la spektroj. Tiuj pintoj disponigas informojn pri la kristalstrukturo de la provaĵo, kaj foje eĉ pri la agordo de individuaj molekuloj.
Estas ankaŭ femtosekunda lasero instalita en la ĉambro. Ĝi kapablas generi tre mallongajn (100 femtosekundoj - unu dek trilionono de sekundo) pulsojn de lasera radiado kun enorma potenco. Kiel rezulto, ni ricevas la ŝancon studi neliniajn optikajn efikojn: generacio de duobligitaj frekvencoj kaj aliaj fundamentaj fenomenoj neatingeblaj sub naturaj kondiĉoj.
Nia kriostato ankaŭ troviĝas en la laboratorio. Ĝi permesas optikajn mezuradojn kun la sama aro de fontoj, sed ĉe malaltaj temperaturoj - ĝis sep Kelvinoj, kio estas proksimume egala al -266 °C.
Sub tiaj kondiĉoj, kelkaj unikaj fenomenoj povas esti observitaj, precipe, la reĝimo de forta kuplado inter lumo kaj materio, kiam fotono kaj ekscitono (elektron-trua paro) formas ununuran partiklon - ekscito-polaritono. Polaritons havas grandan promeson en la kampoj de kvantuma komputado kaj aparatoj kun fortaj neliniaj efikoj.
En la foto: INTEGRA sonda mikroskopo
En la lasta ĉambro de la laboratorio ni metis niajn diagnozajn instrumentojn - и . La unua permesas akiri bildon de la surfaco de objekto kun alta spaca rezolucio kaj studi la komponadon, strukturon kaj aliajn ecojn de la surfacaj tavoloj de ĉiu materialo. Por fari tion, li skanas ilin per fokusita fasko de elektronoj akcelitaj per alta tensio.
Skana enketmikroskopo faras la samon uzante enketon kiu skanas la surfacon de la provaĵo. En ĉi tiu kazo, eblas samtempe akiri informojn pri la "pejzaĝo" de la specimena surfaco kaj pri ĝiaj lokaj trajtoj, ekzemple elektra potencialo kaj magnetigo.
En la bildo: skana elektrona mikroskopo S50 EDAX
Ĉi tiuj instrumentoj helpas nin karakterizi specimenojn por pliaj optikaj studoj.
Projektoj kaj planoj
Unu el la ĉefaj projektoj de la laboratorio rilatas al hibridaj statoj de lumo kaj materio en kvantummaterialoj—ekciton-polaritonoj jam menciitaj supre. Mega-subvencio de la Ministerio pri Edukado kaj Scienco de la Rusa Federacio estas dediĉita al ĉi tiu temo. La projekto estas gvidita de plej elstara sciencisto de la Universitato de Sheffield, Maurice Shkolnik. Eksperimenta laboro pri la projekto estas farita de Anton Samusev, kaj la teoria parto estas gvidata de Profesoro de la Fakultato de Fiziko kaj Teknologio Ivan Shelykh.
Laboratoriokunlaborantaro ankaŭ studas manierojn elsendi informojn uzante soliton'ojn. Solitons estas ondoj kiuj ne estas trafitaj per disperso. Danke al ĉi tio, signaloj transdonitaj per solitonoj ne "disvastiĝas" dum ili disvastiĝas, kio ebligas pliigi kaj la rapidecon kaj gamon de transdono.
Komence de 2018, sciencistoj de nia Universitato kaj kolegoj de la universitato en Vladimiro modelo de solidsubstanca teraherca lasero. La propreco de la evoluo estas, ke teraherca radiado ne estas "prokrastita" de objektoj faritaj el ligno, plasto kaj ceramikaĵo. Danke al ĉi tiu posedaĵo, la lasero estos uzata en pasaĝeraj kaj bagaĝaj inspektaj areoj por rapide serĉi metalajn objektojn. Alia areo de aplikeco estas la restarigo de antikvaj artaj objektoj. La optika sistemo helpos akiri bildojn kaŝitajn sub tavoloj de farbo aŭ ceramikaĵo.
Niaj planoj estas ekipi la laboratorion per novaj ekipaĵoj por fari eĉ pli kompleksajn esplorojn. Ekzemple, aĉetu agordeblan femtosekundan laseron, kiu signife vastigos la gamon de materialoj studataj. Ĉi tio helpos kun taskoj rilataj al kvantumaj blatoj por venontgeneraciaj komputiksistemoj.
Kiel ITMO-Universitato funkcias kaj vivas:
fonto: www.habr.com