قبلا خودمون رو نشون دادیم и . امروز می توانید به آزمایشگاه نوری دانشکده فیزیک و فناوری دانشگاه ITMO نگاه کنید.
تصویر: نانولیتوگراف سه بعدی
آزمایشگاه مواد کوانتومی کم‌بعد متعلق به مرکز تحقیقات نانوفتونیک و فرامواد می‌باشد.) روی پایه .
کارمندان آن مشغول هستند خواص : پلاسمون ها، اکسیتون ها و پلاریتون ها. این مطالعات امکان ایجاد کامپیوترهای نوری و کوانتومی کامل را فراهم می کند. این آزمایشگاه به چندین منطقه کاری تقسیم می شود که تمام مراحل کار را با مواد کوانتومی با ابعاد کم پوشش می دهد: آماده سازی نمونه، ساخت آنها، خصوصیات و مطالعات نوری.
منطقه اول با همه چیز لازم برای آماده سازی نمونه مجهز شده است .
برای تمیز کردن آنها، یک پاک کننده اولتراسونیک نصب شده است و برای اطمینان از کار ایمن با الکل ها، یک هود اگزوز قدرتمند در اینجا مجهز شده است. برخی از مواد تحقیقاتی توسط آزمایشگاه های شریک در فنلاند، سنگاپور و دانمارک به ما ارائه می شود.
برای استریل کردن نمونه ها، کابینت خشک کن BINDER FD Classic.Line در اتاق نصب شده است. عناصر گرمایشی داخل آن دما را از 10 تا 300 درجه سانتیگراد حفظ می کنند. این یک رابط USB برای نظارت مداوم دما در طول آزمایش دارد.
کارکنان آزمایشگاه نیز از این اتاقک برای انجام تست استرس و تست پیری بر روی نمونه ها استفاده می کنند. چنین آزمایش‌هایی برای درک چگونگی رفتار مواد و دستگاه‌ها در شرایط خاص ضروری هستند: استاندارد و شدید.
یک نانولیتوگراف سه بعدی در اتاق بعدی نصب شده است. امکان ساخت سازه های سه بعدی با اندازه چند صد نانومتر را فراهم می کند.
اصل عملکرد آن بر اساس پدیده پلیمریزاسیون دو فوتون است. در اصل، این یک چاپگر سه بعدی است که از لیزر برای شکل دادن به یک جسم از یک پلیمر مایع استفاده می کند. پلیمر فقط در نقطه ای که پرتو لیزر متمرکز است سخت می شود.
تصویر: نانولیتوگراف سه بعدی
برخلاف تکنیک های لیتوگرافی استاندارد که برای ایجاد پردازنده ها و کار با لایه های نازک مواد استفاده می شود، پلیمریزاسیون دو فوتونی امکان ایجاد ساختارهای سه بعدی پیچیده را فراهم می کند. به عنوان مثال، مانند این:
اتاق بعدی آزمایشگاه برای آزمایشات نوری استفاده می شود.
یک میز نوری بزرگ تقریباً ده متری وجود دارد که پر از تأسیسات متعدد است. عناصر اصلی هر تاسیسات منابع تشعشعی (لیزر و لامپ)، طیف سنج ها و میکروسکوپ ها هستند. یکی از میکروسکوپ ها دارای سه کانال نوری در یک زمان است - بالا، جانبی و پایین.
می توان از آن برای اندازه گیری نه تنها طیف های انتقال و بازتاب، بلکه برای اندازه گیری پراکندگی نیز استفاده کرد. دومی اطلاعات بسیار غنی در مورد نانو اشیاء، به عنوان مثال، ویژگی های طیفی و الگوهای تشعشعی نانوآنتن ها ارائه می دهد.
در عکس: تاثیر پراکندگی نور بر ذرات سیلیکون
تمام تجهیزات روی یک میز با یک سیستم سرکوب لرزش واحد قرار دارند. تابش هر لیزری را می توان تنها با استفاده از چند آینه به هر یک از سیستم های نوری و میکروسکوپ فرستاد و تحقیقات را ادامه داد.
یک لیزر گازی موج پیوسته با طیف بسیار باریک انجام آزمایش‌ها را ممکن می‌سازد . پرتو لیزر بر روی سطح نمونه متمرکز می شود و طیف نور پراکنده توسط یک طیف سنج ثبت می شود.
خطوط باریک مربوط به پراکندگی نور غیر کشسان (با تغییر در طول موج) در طیف مشاهده می شود. این پیک ها اطلاعاتی در مورد ساختار بلوری نمونه و گاهی اوقات حتی در مورد پیکربندی تک تک مولکول ها ارائه می دهند.
همچنین یک لیزر فمتوثانیه در اتاق نصب شده است. قادر به تولید پالس های بسیار کوتاه (100 فمتوثانیه - یک ده تریلیونم ثانیه) از تابش لیزر با قدرت بسیار زیاد است. در نتیجه، ما فرصتی برای مطالعه اثرات نوری غیرخطی داریم: تولید فرکانس‌های دو برابر شده و سایر پدیده‌های اساسی غیرقابل دستیابی در شرایط طبیعی.
کرایوستات ما نیز در آزمایشگاه قرار دارد. این امکان اندازه گیری نوری را با همان مجموعه منابع، اما در دمای پایین - تا هفت کلوین، که تقریباً برابر با -266 درجه سانتیگراد است، می دهد.
در چنین شرایطی، تعدادی از پدیده های منحصر به فرد را می توان مشاهده کرد، به ویژه، رژیم جفت شدن قوی بین نور و ماده، زمانی که یک فوتون و یک اکسایتون (جفت الکترون-حفره) یک ذره واحد - یک اکسایتون-پلاریتون را تشکیل می دهند. پولاریتون‌ها در زمینه‌های محاسبات کوانتومی و دستگاه‌هایی با اثرات غیرخطی قوی، نوید زیادی دارند.
در عکس: میکروسکوپ کاوشگر INTEGRA
در آخرین اتاق آزمایشگاه ما ابزارهای تشخیصی خود را قرار دادیم - и . اولین مورد به شما امکان می دهد تصویری از سطح یک جسم با وضوح فضایی بالا به دست آورید و ترکیب، ساختار و سایر خواص لایه های سطحی هر ماده را مطالعه کنید. برای انجام این کار، او آنها را با پرتو متمرکزی از الکترون ها که توسط ولتاژ بالا شتاب می گیرد اسکن می کند.
یک میکروسکوپ پروب روبشی با استفاده از یک پروب که سطح نمونه را اسکن می کند، همین کار را انجام می دهد. در این مورد، می توان به طور همزمان اطلاعاتی در مورد "چشم انداز" سطح نمونه و در مورد خواص محلی آن، به عنوان مثال، پتانسیل الکتریکی و مغناطیسی به دست آورد.
تصویر: میکروسکوپ الکترونی روبشی S50 EDAX
این ابزارها به ما کمک می کنند تا نمونه ها را برای مطالعات نوری بیشتر مشخص کنیم.
پروژه ها و طرح ها
یکی از پروژه های اصلی آزمایشگاه مربوط به حالت‌های ترکیبی نور و ماده در مواد کوانتومی - اکسایتون-پلاریتون‌هایی که قبلاً در بالا ذکر شد. یک کمک بزرگ از وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه به این موضوع اختصاص داده شده است. این پروژه توسط دانشمند برجسته از دانشگاه شفیلد، موریس شاکلنیک، رهبری می شود. کار آزمایشی روی این پروژه توسط آنتون ساموسف انجام می شود و بخش نظری آن توسط استاد دانشکده فیزیک و فناوری ایوان شلیخ هدایت می شود.
کارکنان آزمایشگاه نیز در حال مطالعه راه های انتقال اطلاعات با استفاده از سالیتون هستند. سالیتون ها امواجی هستند که تحت تأثیر پراکندگی قرار نمی گیرند. به همین دلیل، سیگنال‌های ارسال شده با استفاده از سالیتون‌ها هنگام انتشار "گسترش نمی‌یابند" و این امکان افزایش سرعت و برد انتقال را فراهم می‌کند.
در آغاز سال 2018، دانشمندان دانشگاه ما و همکارانی از دانشگاه در ولادیمیر مدل لیزر تراهرتز حالت جامد ویژگی توسعه این است که تابش تراهرتز توسط اشیاء ساخته شده از چوب، پلاستیک و سرامیک "تأخیر نمی افتد". به لطف این ویژگی، لیزر در مناطق بازرسی مسافر و چمدان برای جستجوی سریع اجسام فلزی استفاده می شود. یکی دیگر از زمینه های کاربردی، مرمت اشیاء هنری باستانی است. سیستم نوری به به دست آوردن تصاویر پنهان شده در زیر لایه های رنگ یا سرامیک کمک می کند.
برنامه های ما تجهیز آزمایشگاه به تجهیزات جدید برای انجام تحقیقات پیچیده تر است. به عنوان مثال، یک لیزر فمتوثانیه قابل تنظیم بخرید، که به طور قابل توجهی محدوده مواد مورد مطالعه را گسترش می دهد. این به وظایف مرتبط با تراشه های کوانتومی برای سیستم های محاسباتی نسل بعدی
نحوه کار و زندگی دانشگاه ITMO:
منبع: www.habr.com