🥇Фото турнеја: што прават во лабораторијата за квантни материјали на Универзитетот ITMO

Претходно ги покажавме нашите фаблаб и лабораторија на сајберфизички системи. Денес можете да ја погледнете оптичката лабораторија на Факултетот за физика и технологија на Универзитетот ITMO.

На сликата: 3Д нанолитограф

Лабораторијата за нискодимензионални квантни материјали припаѓа на Истражувачкиот центар за нанофотоника и метаматеријали (Металаб) на основата Факултет за физика и технологија.

Нејзините вработени се ангажирани учи својства квазичестички: плазмони, ексцитони и поларитони. Овие студии ќе овозможат создавање на полноправни оптички и квантни компјутери. Лабораторијата е поделена на неколку работни области кои ги покриваат сите фази на работа со нискодимензионални квантни материјали: подготовка на примероци, нивна изработка, карактеризација и оптички студии.

Првата зона е опремена со се што е потребно за подготовка на примерокот метаматеријали.

За нивно чистење е инсталирано ултразвучно средство за чистење, а за да се обезбеди безбедна работа со алкохоли, тука е опремена моќна аспираторна хауба. Некои истражувачки материјали ни ги доставуваат партнерските лаборатории во Финска, Сингапур и Данска.

За стерилизирање на примероците, во просторијата е инсталиран кабинет за сушење BINDER FD Classic.Line. Грејните елементи во него одржуваат температури од 10 до 300°C. Има USB интерфејс за континуирано следење на температурата за време на експериментот.

Лабораторискиот персонал исто така ја користи оваа комора за спроведување на стрес-тестови и тестови за стареење на примероците. Ваквите експерименти се неопходни за да се разбере како материјалите и уредите се однесуваат под одредени услови: стандардни и екстремни.

Во соседната просторија е поставен тродимензионален нанолитограф. Овозможува изработка на тродимензионални структури со големина од неколку стотици нанометри.

Принципот на неговото функционирање се заснова на феноменот на двофотонска полимеризација. Во суштина, тоа е 3D печатач кој користи ласери за обликување на објект од течен полимер. Полимерот се стврднува само на местото каде што е фокусиран ласерскиот зрак.

На сликата: 3Д нанолитограф

За разлика од стандардните техники на литографија, кои се користат за создавање процесори и работа со тенки слоеви материјали, полимеризацијата со два фотони овозможува создавање сложени тридимензионални структури. На пример, вака:

Следната просторија на лабораторијата се користи за оптички експерименти.

Има голема оптичка маса долга речиси десет метри, исполнета со бројни инсталации. Главните елементи на секоја инсталација се извори на зрачење (ласери и светилки), спектрометри и микроскопи. Еден од микроскопите има три оптички канали одеднаш - горен, страничен и долен.

Може да се користи за мерење не само спектри на пренос и рефлексија, туку и за расејување. Последните обезбедуваат многу богати информации за нанообјектите, на пример, спектралните карактеристики и моделите на зрачење на наноантените.

На фотографијата: ефектот на расејување на светлината врз силиконските честички

Целата опрема се наоѓа на маса со единствен систем за сузбивање на вибрации. Зрачењето на кој било ласер може да се испрати до кој било од оптичките системи и микроскопи користејќи само неколку огледала и може да се продолжи со истражувањето.

Гасен ласер со континуиран бран со многу тесен спектар овозможува да се спроведат експерименти на Раман спектроскопија. Ласерскиот зрак е фокусиран на површината на примерокот, а спектарот на расеаната светлина се снима со спектрометар.

Во спектрите се забележани тесни линии што одговараат на нееластично расејување на светлината (со промена на брановата должина). Овие врвови даваат информации за кристалната структура на примерокот, а понекогаш дури и за конфигурацијата на поединечните молекули.

Во просторијата е инсталиран и фемтосекундски ласер. Тој е способен да генерира многу кратки (100 фемтосекунди - еден десетилиионити дел од секундата) импулси на ласерско зрачење со огромна моќ. Како резултат на тоа, добиваме можност да ги проучуваме нелинеарните оптички ефекти: генерирање на двојно зголемени фреквенции и други фундаментални феномени недостижни во природни услови.

Нашиот криостат исто така се наоѓа во лабораторија. Овозможува оптички мерења со ист сет на извори, но при ниски температури - до седум келвини, што е приближно еднакво на -266°C.

Во такви услови, може да се забележат голем број уникатни феномени, особено режимот на силно спојување помеѓу светлината и материјата, кога фотон и ексцитон (пар електрон-дупка) формираат една честичка - ексцитон-поларитон. Поларитоните даваат големо ветување на полето на квантното пресметување и уредите со силни нелинеарни ефекти.

На фотографијата: микроскоп со сонда ИНТЕГРА

Во последната просторија од лабораторијата ги поставивме нашите дијагностички инструменти - електронски микроскоп за скенирање и микроскоп со сонда за скенирање. Првиот ви овозможува да добиете слика на површината на објект со висока просторна резолуција и да го проучите составот, структурата и другите својства на површинските слоеви на секој материјал. За да го направи тоа, тој ги скенира со фокусиран зрак на електрони забрзан од висок напон.

Микроскопот со сонда за скенирање го прави истото со користење на сонда што ја скенира површината на примерокот. Во овој случај, можно е истовремено да се добијат информации за „пејзажот“ на површината на примерокот и за неговите локални својства, на пример, електричен потенцијал и магнетизација.

На сликата: Електронски микроскоп за скенирање S50 EDAX

Овие инструменти ни помагаат да ги карактеризираме примероците за понатамошни оптички студии.

Проекти и планови

Еден од главните проекти на лабораторијата е поврзан со учи хибридни состојби на светлина и материја во квантните материјали - ексцитон-поларитони веќе споменати погоре. Мега-грантот од Министерството за образование и наука на Руската Федерација е посветен на оваа тема. Проектот го води водечкиот научник од Универзитетот Шефилд, Морис Школник. Експерименталната работа на проектот ја изведува Антон Самушев, а теоретскиот дел го води професорот на Факултетот за физика и технологија Иван Шелих.

Вработените во лабораторијата, исто така, ги проучуваат начините за пренос на информации со помош на солитони. Солитоните се бранови кои не се под влијание на дисперзија. Благодарение на ова, сигналите што се пренесуваат со помош на солитони не се „шират“ додека се шират, што овозможува да се зголемат и брзината и опсегот на пренос.

На почетокот на 2018 година, научниците од нашиот Универзитет и колегите од универзитетот во Владимир презентирани модел на терахерц ласер со цврста состојба. Особеноста на развојот е што терахерцното зрачење не е „одложено“ од предмети направени од дрво, пластика и керамика. Благодарение на овој имот, ласерот ќе се користи во областите за проверка на патниците и багажот за брзо пребарување на метални предмети. Друга област на применливост е реставрацијата на античките уметнички предмети. Оптичкиот систем ќе помогне да се добијат слики скриени под слоеви на боја или керамика.

Нашите планови се да ја опремиме лабораторијата со нова опрема за да спроведеме уште посложени истражувања. На пример, купете прилагодлив фемтосекундски ласер, кој значително ќе го прошири опсегот на материјали што се проучуваат. Ова ќе помогне со задачите поврзани со развој квантни чипови за компјутерски системи од следната генерација.

Како работи и живее Универзитетот ITMO:

Извор: www.habr.com

Фото турнеја: што прават во лабораторијата за квантни материјали на Универзитетот ITMO

Проекти и планови

Додадете коментар Откажи одговор