Նախկինում մենք ցույց էինք տալիս մեր и . Այսօր կարող եք դիտել ITMO համալսարանի ֆիզիկատեխնիկական ֆակուլտետի օպտիկական լաբորատորիան։
Լուսանկարում՝ XNUMXD նանոլիտոգրաֆ
Ցածրաչափ քվանտային նյութերի լաբորատորիան պատկանում է Նանոֆոտոնիկայի և մետանյութերի հետազոտական կենտրոնին () հիմքի վրա .
Նրա աշխատակիցները զբաղվում են հատկություններ պլազմոններ, էքսիտոններ և պոլարիտոններ: Այս ուսումնասիրությունները հնարավորություն կտան ստեղծել լիարժեք օպտիկական և քվանտային համակարգիչներ։ Լաբորատորիան բաժանված է մի քանի աշխատանքային տարածքների, որոնք ընդգրկում են ցածրաչափ քվանտային նյութերով աշխատանքի բոլոր փուլերը՝ նմուշի պատրաստում, դրանց պատրաստում, բնութագրում և օպտիկական ուսումնասիրություններ:
Առաջին գոտին հագեցած է նմուշի պատրաստման համար անհրաժեշտ ամեն ինչով .
Դրանք մաքրելու համար տեղադրված է ուլտրաձայնային մաքրող միջոց, իսկ սպիրտների հետ անվտանգ աշխատանք ապահովելու համար այստեղ տեղադրված է հզոր արտանետվող գլխարկ։ Որոշ հետազոտական նյութեր մեզ մատակարարվում են Ֆինլանդիայի, Սինգապուրի և Դանիայի գործընկեր լաբորատորիաների կողմից:
Նմուշները մանրէազերծելու համար սենյակում տեղադրվում է BINDER FD Classic.Line չորացման պահարան: Ջեռուցման տարրերը դրա ներսում պահպանում են ջերմաստիճանը 10-ից 300°C: Այն ունի USB ինտերֆեյս փորձի ընթացքում ջերմաստիճանի շարունակական մոնիտորինգի համար:
Լաբորատորիայի աշխատակիցները նույնպես օգտագործում են այս խցիկը` սթրես-թեստեր և նմուշների վրա ծերացման թեստեր անցկացնելու համար: Նման փորձերը անհրաժեշտ են հասկանալու համար, թե ինչպես են իրենց պահում նյութերն ու սարքերը որոշակի պայմաններում՝ ստանդարտ և ծայրահեղ:
Կողքի սենյակում տեղադրված է եռաչափ նանոլիտոգրաֆ։ Այն թույլ է տալիս մի քանի հարյուր նանոմետր չափի եռաչափ կառուցվածքներ ստեղծել:
Նրա գործունեության սկզբունքը հիմնված է երկֆոտոնային պոլիմերացման երեւույթի վրա։ Ըստ էության, դա 3D տպիչ է, որն օգտագործում է լազերներ հեղուկ պոլիմերից առարկան ձևավորելու համար: Պոլիմերը կարծրանում է միայն այն կետում, որտեղ կենտրոնացած է լազերային ճառագայթը:
Լուսանկարում՝ XNUMXD նանոլիտոգրաֆ
Ի տարբերություն ստանդարտ լիտոգրաֆիայի տեխնիկայի, որոնք օգտագործվում են պրոցեսորներ ստեղծելու և նյութերի բարակ շերտերով աշխատելու համար, երկֆոտոնային պոլիմերացումը թույլ է տալիս ստեղծել բարդ եռաչափ կառուցվածքներ։ Օրինակ, այսպես.
Լաբորատորիայի հաջորդ սենյակն օգտագործվում է օպտիկական փորձերի համար։
Կա մի մեծ օպտիկական սեղան գրեթե տասը մետր երկարությամբ՝ լցված բազմաթիվ կայանքներով։ Յուրաքանչյուր տեղադրման հիմնական տարրերն են ճառագայթման աղբյուրները (լազերներ և լամպեր), սպեկտրոմետրեր և մանրադիտակներ: Մանրադիտակներից մեկն ունի միանգամից երեք օպտիկական ալիք՝ վերին, կողային և ստորին:
Այն կարող է օգտագործվել ոչ միայն փոխանցման և արտացոլման սպեկտրները, այլև ցրումը չափելու համար: Վերջիններս շատ հարուստ տեղեկատվություն են տալիս նանոօբյեկտների մասին, օրինակ՝ նանոալեհավաքների սպեկտրային բնութագրերի և ճառագայթման օրինաչափությունների մասին։
Լուսանկարում՝ լույսի ցրման ազդեցությունը սիլիցիումի մասնիկների վրա
Ամբողջ սարքավորումը տեղադրված է սեղանի վրա՝ թրթռումների զսպման մեկ համակարգով: Ցանկացած լազերի ճառագայթումը կարող է ուղարկվել օպտիկական համակարգերից և մանրադիտակներից որևէ մեկին՝ օգտագործելով ընդամենը մի քանի հայելիներ, և հետազոտությունները կարող են շարունակվել:
Շարունակական ալիքային գազային լազերը շատ նեղ սպեկտրով հնարավորություն է տալիս փորձեր անցկացնել . Լազերային ճառագայթը կենտրոնացած է նմուշի մակերեսի վրա, իսկ ցրված լույսի սպեկտրը գրանցվում է սպեկտրոմետրի միջոցով։
Սպեկտրներում դիտվում են լույսի ոչ առաձգական ցրմանը (ալիքի երկարության փոփոխությամբ) համապատասխանող նեղ գծեր։ Այս գագաթները տեղեկատվություն են տալիս նմուշի բյուրեղային կառուցվածքի և երբեմն նույնիսկ առանձին մոլեկուլների կոնֆիգուրացիայի մասին:
Սենյակում տեղադրված է նաև ֆեմտովայրկյանական լազեր։ Այն ի վիճակի է առաջացնել ահռելի հզորությամբ լազերային ճառագայթման շատ կարճ (100 ֆեմտվայրկյան – վայրկյանի մեկ տասը տրիլիոներորդական) իմպուլսներ։ Արդյունքում մենք հնարավորություն ենք ստանում ուսումնասիրել ոչ գծային օպտիկական էֆեկտները՝ կրկնապատկված հաճախականությունների առաջացում և բնական պայմաններում անհասանելի այլ հիմնարար երևույթներ։
Մեր կրիոստատը նույնպես գտնվում է լաբորատորիայում: Այն թույլ է տալիս օպտիկական չափումներ կատարել նույն աղբյուրներով, բայց ցածր ջերմաստիճաններում՝ մինչև յոթ Կելվին, որը մոտավորապես հավասար է -266°C-ի:
Նման պայմաններում կարելի է դիտարկել մի շարք եզակի երևույթներ, մասնավորապես՝ լույսի և նյութի ուժեղ զուգակցման ռեժիմը, երբ ֆոտոնը և էքցիտոնը (էլեկտրոն-անցք զույգ) կազմում են մեկ մասնիկ՝ էքսիտոն-պոլարիտոն։ Պոլարիտոնները մեծ խոստումներ են տալիս քվանտային հաշվարկների և ուժեղ ոչ գծային էֆեկտներով սարքերի ոլորտներում:
Լուսանկարում՝ INTEGRA զոնդ մանրադիտակ
Լաբորատորիայի վերջին սենյակում մենք տեղադրեցինք մեր ախտորոշիչ գործիքները. и . Առաջինը թույլ է տալիս ստանալ բարձր տարածական լուծում ունեցող օբյեկտի մակերեսի պատկեր և ուսումնասիրել յուրաքանչյուր նյութի մակերեսային շերտերի կազմը, կառուցվածքը և այլ հատկությունները: Դա անելու համար նա սկանավորում է դրանք էլեկտրոնների կենտրոնացված ճառագայթով, որն արագանում է բարձր լարման միջոցով:
Սկանավորող զոնդի մանրադիտակը նույն բանն է անում՝ օգտագործելով զոնդ, որը սկանավորում է նմուշի մակերեսը: Այս դեպքում հնարավոր է միաժամանակ տեղեկատվություն ստանալ նմուշի մակերեսի «լանդշաֆտի» և դրա տեղական հատկությունների մասին, օրինակ՝ էլեկտրական ներուժի և մագնիսացման մասին:
Նկարում՝ սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակ S50 EDAX
Այս գործիքներն օգնում են մեզ բնութագրել նմուշները հետագա օպտիկական ուսումնասիրությունների համար:
Նախագծեր և պլաններ
Լաբորատորիայի հիմնական նախագծերից մեկը վերաբերում է լույսի և նյութի հիբրիդային վիճակները քվանտային նյութերում՝ էքսցիտոն-բևեռայիններ, որոնք արդեն նշվել են վերևում։ Այս թեմային է նվիրված Ռուսաստանի Դաշնության կրթության և գիտության նախարարության մեգադրամաշնորհը: Նախագիծը ղեկավարում է Շեֆիլդի համալսարանի առաջատար գիտնական Մորիս Շկոլնիկը: Նախագծի վրա փորձարարական աշխատանքներն իրականացնում է Անտոն Սամուսևը, իսկ տեսական մասը՝ ֆիզիկատեխնիկական ֆակուլտետի պրոֆեսոր Իվան Շելըխը։
Լաբորատորիայի աշխատակիցները ուսումնասիրում են նաև սոլիտոնների միջոցով տեղեկատվության փոխանցման ուղիները: Սոլիտոնները ալիքներ են, որոնց վրա չի ազդում դիսպերսիան: Դրա շնորհիվ սոլիտոնների միջոցով փոխանցվող ազդանշանները չեն «տարածվում», քանի որ դրանք տարածվում են, ինչը հնարավորություն է տալիս մեծացնել փոխանցման և՛ արագությունը, և՛ տիրույթը:
2018 թվականի սկզբին մեր համալսարանի գիտնականները և Վլադիմիրի համալսարանի գործընկերները պինդ վիճակի տերահերց լազերի մոդել։ Մշակման առանձնահատկությունն այն է, որ տերահերցի ճառագայթումը չի «հետաձգվում» փայտից, պլաստմասսայից և կերամիկայից պատրաստված առարկաներից։ Այս հատկության շնորհիվ լազերը կօգտագործվի ուղևորների և ուղեբեռի զննման վայրերում՝ մետաղական առարկաներ արագ որոնելու համար: Կիրառելիության մեկ այլ ոլորտ հնագույն արվեստի առարկաների վերականգնումն է։ Օպտիկական համակարգը կօգնի ստանալ ներկերի կամ կերամիկայի շերտերի տակ թաքնված պատկերներ։
Մեր ծրագրերն են լաբորատորիան համալրել նոր սարքավորումներով՝ էլ ավելի բարդ հետազոտություններ իրականացնելու համար։ Օրինակ, գնեք կարգավորվող ֆեմտովայրկյան լազեր, որը զգալիորեն կընդլայնի ուսումնասիրվող նյութերի շրջանակը: Սա կօգնի խնդիրների հետ կապված քվանտային չիպեր հաջորդ սերնդի հաշվողական համակարգերի համար:
Ինչպես է աշխատում և ապրում ITMO համալսարանը.
Source: www.habr.com