Korábban megmutattuk a mi и . Ma az ITMO Egyetem Fizikai és Műszaki Karának optikai laboratóriumát tekintheti meg.
A képen: XNUMXD nanolitográfia
A Kisdimenziós Kvantum Anyagok Laboratóriuma a Nanofotonikai és Metaanyagai Kutatóközponthoz tartozik () az alapon .
Alkalmazottai elkötelezettek tulajdonságait : plazmonok, excitonok és polaritonok. Ezek a vizsgálatok lehetővé teszik teljes értékű optikai és kvantumszámítógépek létrehozását. A laboratórium több munkaterületre oszlik, amelyek lefedik a kisdimenziós kvantumanyagokkal végzett munka minden szakaszát: mintaelőkészítés, azok gyártása, jellemzése és optikai vizsgálatok.
Az első zóna mindennel fel van szerelve, ami a minta előkészítéséhez szükséges .
Tisztításukra ultrahangos tisztító van felszerelve, és az alkoholokkal való biztonságos munkavégzés érdekében itt egy erős elszívó burkolat van felszerelve. Egyes kutatási anyagokat a finn, szingapúri és dániai partnerlaboratóriumok szállítanak nekünk.
A minták sterilizálásához a helyiségben egy BINDER FD Classic.Line szárító szekrény kerül beépítésre. A benne lévő fűtőelemek 10 és 300°C között tartják a hőmérsékletet. USB interfésszel rendelkezik a folyamatos hőmérséklet figyeléshez a kísérlet során.
A laboratóriumi személyzet is ezt a kamrát használja stressztesztek és minták öregedési tesztjeinek elvégzésére. Az ilyen kísérletekre azért van szükség, hogy megértsük, hogyan viselkednek az anyagok és eszközök bizonyos körülmények között: standard és extrém körülmények között.
A következő helyiségben háromdimenziós nanolitográfiát helyeztek el. Több száz nanométer méretű háromdimenziós szerkezetek készítését teszi lehetővé.
Működésének elve a kétfoton polimerizáció jelenségén alapul. Ez lényegében egy 3D nyomtató, amely lézerrel folyékony polimerből formál egy tárgyat. A polimer csak azon a ponton keményedik meg, ahol a lézersugár fókuszálódik.
A képen: XNUMXD nanolitográfia
A szabványos litográfiai technikákkal ellentétben, amelyeket processzorok létrehozására és vékony anyagrétegekkel való munkára használnak, a kétfoton polimerizáció lehetővé teszi összetett háromdimenziós struktúrák létrehozását. Például így:
A laboratórium következő helyisége optikai kísérletekre szolgál.
Van egy nagy, csaknem tíz méter hosszú optikai asztal, tele számos installációval. Az egyes létesítmények fő elemei a sugárforrások (lézerek és lámpák), spektrométerek és mikroszkópok. Az egyik mikroszkóp három optikai csatornával rendelkezik egyszerre - felső, oldalsó és alsó.
Nemcsak transzmissziós és reflexiós spektrumok, hanem szórás mérésére is használható. Ez utóbbiak nagyon gazdag információkat szolgáltatnak a nanoobjektumokról, például a nanoantennák spektrális jellemzőiről és sugárzási mintáiról.
A fotón: a fényszórás hatása a szilícium részecskékre
Minden berendezés egy asztalon található, egyetlen rezgéscsillapító rendszerrel. Bármely lézer sugárzása néhány tükör segítségével bármelyik optikai rendszerbe és mikroszkópba továbbítható, és a kutatás folytatható.
A nagyon szűk spektrumú, folyamatos hullámú gázlézer lehetővé teszi a kísérletek elvégzését . A lézersugarat a minta felületére fókuszálják, a szórt fény spektrumát pedig spektrométer rögzíti.
A spektrumokban a rugalmatlan fényszórásnak megfelelő keskeny vonalak (hullámhossz változással) figyelhetők meg. Ezek a csúcsok információt nyújtanak a minta kristályszerkezetéről, sőt néha az egyes molekulák konfigurációjáról is.
A helyiségben femtoszekundumos lézer is található. Képes nagyon rövid (100 femtoszekundum – a másodperc tíztrilliód része) lézersugárzás impulzusainak generálására, óriási teljesítménnyel. Ennek eredményeként lehetőség nyílik nemlineáris optikai hatások tanulmányozására: megkettőzött frekvenciák generálása és egyéb természetes körülmények között elérhetetlen alapvető jelenségek.
Kriosztátunk is a laboratóriumban található. Lehetővé teszi az optikai méréseket ugyanazzal a forráskészlettel, de alacsony hőmérsékleten - akár hét Kelvinig, ami körülbelül -266 °C-nak felel meg.
Ilyen körülmények között számos egyedi jelenség figyelhető meg, különösen a fény és az anyag erős kapcsolódási rendszere, amikor egy foton és egy exciton (elektron-lyuk pár) egyetlen részecskét alkot - egy exciton-polaritont. A polaritonok nagy ígéretekkel bírnak a kvantumszámítás és az erős nemlineáris hatású eszközök területén.
A képen: INTEGRA szonda mikroszkóp
A laboratórium utolsó helyiségében helyeztük el a diagnosztikai műszereinket, и . Az első lehetővé teszi, hogy nagy térbeli felbontású képet kapjon egy tárgy felületéről, és tanulmányozza az egyes anyagok felületi rétegeinek összetételét, szerkezetét és egyéb tulajdonságait. Ehhez nagyfeszültséggel felgyorsított, fókuszált elektronsugárral pásztázza őket.
A pásztázó szondás mikroszkóp ugyanezt teszi, ha olyan szondát használ, amely a minta felületét pásztázza. Ebben az esetben egyszerre lehet információt szerezni a mintafelület „tájáról” és annak helyi tulajdonságairól, például az elektromos potenciálról és a mágnesezettségről.
A képen: pásztázó elektronmikroszkóp S50 EDAX
Ezek a műszerek segítenek a minták jellemzésében további optikai vizsgálatokhoz.
Projektek és tervek
A laboratórium egyik fő projektje ehhez kapcsolódik a fény és az anyag hibrid állapotai a kvantumanyagokban – a fent már említett exciton-polaritonok. Az Orosz Föderáció Oktatási és Tudományos Minisztériuma mega-támogatást szentel ennek a témának. A projektet a Sheffieldi Egyetem vezető tudósa, Maurice Shkolnik vezeti. A projekt kísérleti munkáit Anton Samusev végzi, az elméleti részt pedig Ivan Shelykh, a Fizikai és Technológiai Kar professzora vezeti.
A laboratórium munkatársai a szolitonok segítségével történő információtovábbítás módjait is tanulmányozzák. A szolitonok olyan hullámok, amelyeket nem befolyásol a diszperzió. Ennek köszönhetően a szolitonok segítségével továbbított jelek nem „terjednek szét” terjedésük során, ami lehetővé teszi az átvitel sebességének és hatótávolságának növelését.
2018 elején egyetemünk tudósai és a Vlagyimir Egyetem munkatársai szilárdtest-terahertz lézer modellje. A fejlesztés sajátossága, hogy a terahertz sugárzást nem „késleltetik” a fából, műanyagból és kerámiából készült tárgyak. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a lézert utas- és poggyászvizsgáló területeken fogják használni a fémtárgyak gyors felkutatására. Egy másik alkalmazási terület az ősi művészeti tárgyak restaurálása. Az optikai rendszer segít a festék- vagy kerámiarétegek alatt rejtett képek készítésében.
Terveink között szerepel, hogy a laboratóriumot új berendezésekkel szereljük fel a még összetettebb kutatások lebonyolításához. Például vásároljon hangolható femtoszekundumos lézert, amely jelentősen bővíti a vizsgált anyagok körét. Ez segít a kapcsolódó feladatokban kvantumchipek a következő generációs számítástechnikai rendszerek számára.
Hogyan működik és él az ITMO Egyetem:
Forrás: will.com
