ഫോട്ടോ ടൂർ: ITMO യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ക്വാണ്ടം മെറ്റീരിയലുകളുടെ ലബോറട്ടറിയിൽ അവർ എന്താണ് ചെയ്യുന്നത്

മുമ്പ് ഞങ്ങൾ ഞങ്ങളുടെ കാണിച്ചു ഫാബ്ലാബ് и സൈബർ ഫിസിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ലബോറട്ടറി. ഇന്ന് നിങ്ങൾക്ക് ITMO യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഫിസിക്സ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി ഫാക്കൽറ്റിയുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ലബോറട്ടറി നോക്കാം.

ചിത്രം: XNUMXD നാനോലിത്തോഗ്രാഫ്

ലോ-ഡൈമൻഷണൽ ക്വാണ്ടം മെറ്റീരിയലുകളുടെ ലബോറട്ടറി നാനോഫോട്ടോണിക്‌സ് ആൻഡ് മെറ്റാമെറ്റീരിയൽസ് ഗവേഷണ കേന്ദ്രത്തിന്റേതാണ് (മെറ്റാലാബ്) അടിത്തറയിൽ ഫിസിക്സ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി ഫാക്കൽറ്റി.

അതിന്റെ ജീവനക്കാർ ഏർപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു പഠിക്കുന്നു പ്രോപ്പർട്ടികൾ അർദ്ധകണങ്ങൾ: പ്ലാസ്മോണുകൾ, എക്സിറ്റോണുകൾ, പോളാരിറ്റണുകൾ. ഈ പഠനങ്ങൾ പൂർണ്ണമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നത് സാധ്യമാക്കും. ലോ-ഡൈമൻഷണൽ ക്വാണ്ടം മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ജോലിയുടെ എല്ലാ ഘട്ടങ്ങളും ഉൾക്കൊള്ളുന്ന നിരവധി വർക്ക് ഏരിയകളായി ലബോറട്ടറി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: സാമ്പിൾ തയ്യാറാക്കൽ, അവയുടെ നിർമ്മാണം, സ്വഭാവം, ഒപ്റ്റിക്കൽ പഠനങ്ങൾ.

ആദ്യ സോണിൽ സാമ്പിൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ എല്ലാം സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു മെറ്റാമെറ്റീരിയലുകൾ.

അവ വൃത്തിയാക്കാൻ ഒരു അൾട്രാസോണിക് ക്ലീനർ ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്തിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ ആൽക്കഹോൾ ഉപയോഗിച്ച് സുരക്ഷിതമായ ജോലി ഉറപ്പാക്കാൻ, ശക്തമായ ഒരു എക്‌സ്‌ഹോസ്റ്റ് ഹുഡ് ഇവിടെ സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഫിൻലാൻഡ്, സിംഗപ്പൂർ, ഡെന്മാർക്ക് എന്നിവിടങ്ങളിലെ പങ്കാളി ലബോറട്ടറികൾ ചില ഗവേഷണ സാമഗ്രികൾ ഞങ്ങൾക്ക് വിതരണം ചെയ്യുന്നു.

സാമ്പിളുകൾ അണുവിമുക്തമാക്കുന്നതിന്, ഒരു BINDER FD Classic.Line ഡ്രൈയിംഗ് കാബിനറ്റ് മുറിയിൽ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുണ്ട്. അതിനുള്ളിലെ ചൂടാക്കൽ ഘടകങ്ങൾ 10 മുതൽ 300 ° C വരെ താപനില നിലനിർത്തുന്നു. പരീക്ഷണ വേളയിൽ തുടർച്ചയായ താപനില നിരീക്ഷിക്കുന്നതിന് ഇതിന് യുഎസ്ബി ഇന്റർഫേസ് ഉണ്ട്.

സാമ്പിളുകളിൽ സ്ട്രെസ് ടെസ്റ്റുകളും പ്രായമാകൽ പരിശോധനകളും നടത്താൻ ലബോറട്ടറി ജീവനക്കാർ ഈ ചേംബർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ചില വ്യവസ്ഥകളിൽ മെറ്റീരിയലുകളും ഉപകരണങ്ങളും എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് മനസിലാക്കാൻ അത്തരം പരീക്ഷണങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്: സ്റ്റാൻഡേർഡ്, എക്സ്ട്രീം.

അടുത്ത മുറിയിൽ ഒരു ത്രിമാന നാനോലിത്തോഗ്രാഫ് സ്ഥാപിച്ചിട്ടുണ്ട്. നൂറുകണക്കിന് നാനോമീറ്റർ വലിപ്പമുള്ള ത്രിമാന ഘടനകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഇത് അനുവദിക്കുന്നു.

രണ്ട്-ഫോട്ടോൺ പോളിമറൈസേഷൻ എന്ന പ്രതിഭാസത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് അതിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ തത്വം. അടിസ്ഥാനപരമായി, ഇത് ഒരു ലിക്വിഡ് പോളിമറിൽ നിന്ന് ഒരു വസ്തുവിനെ രൂപപ്പെടുത്താൻ ലേസർ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു 3D പ്രിന്ററാണ്. ലേസർ ബീം ഫോക്കസ് ചെയ്യുന്ന സ്ഥലത്ത് മാത്രമേ പോളിമർ കഠിനമാകൂ.

ചിത്രം: XNUMXD നാനോലിത്തോഗ്രാഫ്

പ്രോസസ്സറുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനും മെറ്റീരിയലുകളുടെ നേർത്ത പാളികൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്നതിനും ഉപയോഗിക്കുന്ന സ്റ്റാൻഡേർഡ് ലിത്തോഗ്രാഫി ടെക്നിക്കുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, രണ്ട്-ഫോട്ടോൺ പോളിമറൈസേഷൻ സങ്കീർണ്ണമായ ത്രിമാന ഘടനകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഇതുപോലെ:

ലബോറട്ടറിയുടെ അടുത്ത മുറി ഒപ്റ്റിക്കൽ പരീക്ഷണങ്ങൾക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഏകദേശം പത്ത് മീറ്റർ നീളമുള്ള ഒരു വലിയ ഒപ്റ്റിക്കൽ ടേബിൾ ഉണ്ട്, നിരവധി ഇൻസ്റ്റാളേഷനുകൾ നിറഞ്ഞിരിക്കുന്നു. ഓരോ ഇൻസ്റ്റാളേഷന്റെയും പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ റേഡിയേഷൻ സ്രോതസ്സുകൾ (ലേസറുകളും ലാമ്പുകളും), സ്പെക്ട്രോമീറ്ററുകളും മൈക്രോസ്കോപ്പുകളുമാണ്. മൈക്രോസ്കോപ്പുകളിൽ ഒന്നിന് ഒരേസമയം മൂന്ന് ഒപ്റ്റിക്കൽ ചാനലുകളുണ്ട് - മുകളിലും വശവും താഴെയും.

പ്രക്ഷേപണവും പ്രതിഫലന സ്പെക്ട്രയും മാത്രമല്ല, ചിതറിക്കിടക്കുന്നതും അളക്കാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കാം. രണ്ടാമത്തേത് നാനോ ഒബ്ജക്റ്റുകളെക്കുറിച്ചുള്ള വളരെ സമ്പന്നമായ വിവരങ്ങൾ നൽകുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന്, നാനോആന്റിനകളുടെ സ്പെക്ട്രൽ സവിശേഷതകളും റേഡിയേഷൻ പാറ്റേണുകളും.

ഫോട്ടോയിൽ: സിലിക്കൺ കണങ്ങളിൽ പ്രകാശം പരത്തുന്നതിന്റെ പ്രഭാവം

എല്ലാ ഉപകരണങ്ങളും ഒരൊറ്റ വൈബ്രേഷൻ അടിച്ചമർത്തൽ സംവിധാനമുള്ള ഒരു മേശയിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. ഏതാനും കണ്ണാടികൾ ഉപയോഗിച്ച് ഏത് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങളിലേക്കും മൈക്രോസ്കോപ്പുകളിലേക്കും ഏത് ലേസറിന്റെയും വികിരണം അയയ്ക്കാനും ഗവേഷണം തുടരാനും കഴിയും.

വളരെ ഇടുങ്ങിയ സ്പെക്ട്രമുള്ള ഒരു തുടർച്ചയായ-തരംഗ വാതക ലേസർ പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു രാമൻ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി. ലേസർ ബീം സാമ്പിളിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ചിതറിക്കിടക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ സ്പെക്ട്രം ഒരു സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ രേഖപ്പെടുത്തുന്നു.

ഇലാസ്റ്റിക് ലൈറ്റ് സ്കാറ്ററിംഗിന് (തരംഗദൈർഘ്യത്തിലെ മാറ്റത്തോടെ) അനുയോജ്യമായ ഇടുങ്ങിയ വരകൾ സ്പെക്ട്രയിൽ നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ കൊടുമുടികൾ സാമ്പിളിന്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയെക്കുറിച്ചും ചിലപ്പോൾ വ്യക്തിഗത തന്മാത്രകളുടെ കോൺഫിഗറേഷനെക്കുറിച്ചും വിവരങ്ങൾ നൽകുന്നു.

മുറിയിൽ ഫെംടോസെക്കൻഡ് ലേസർ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുണ്ട്. വളരെ ചെറിയ (100 ഫെംടോസെക്കൻഡ് - സെക്കന്റിന്റെ പത്ത് ലക്ഷം കോടി) ലേസർ റേഡിയേഷന്റെ പൾസുകൾ വലിയ ശക്തിയോടെ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ ഇതിന് കഴിയും. തൽഫലമായി, രേഖീയമല്ലാത്ത ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റുകൾ പഠിക്കാനുള്ള അവസരം ഞങ്ങൾക്ക് ലഭിക്കുന്നു: ഇരട്ടി ആവൃത്തികളുടെ ഉൽപ്പാദനവും സ്വാഭാവിക സാഹചര്യങ്ങളിൽ നേടാനാകാത്ത മറ്റ് അടിസ്ഥാന പ്രതിഭാസങ്ങളും.

ഞങ്ങളുടെ ക്രയോസ്റ്റാറ്റും ലബോറട്ടറിയിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. ഒരേ സ്രോതസ്സുകളുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ അളവുകൾ ഇത് അനുവദിക്കുന്നു, എന്നാൽ കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ - ഏഴ് കെൽവിൻ വരെ, ഇത് ഏകദേശം -266 ° C ന് തുല്യമാണ്.

അത്തരം സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ഒരു ഫോട്ടോണും എക്‌സിറ്റോണും (ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡി) ഒരൊറ്റ കണിക - ഒരു എക്‌സിറ്റോൺ-പോളാരിറ്റൺ രൂപപ്പെടുമ്പോൾ, പ്രത്യേകിച്ച്, പ്രകാശവും ദ്രവ്യവും തമ്മിലുള്ള ശക്തമായ സംയോജനത്തിന്റെ നിരവധി അദ്വിതീയ പ്രതിഭാസങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയും. ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് മേഖലകളിലും ശക്തമായ നോൺ ലീനിയർ ഇഫക്റ്റുകളുള്ള ഉപകരണങ്ങളിലും പോളാരിറ്റോണുകൾക്ക് വലിയ വാഗ്ദാനമുണ്ട്.

ഫോട്ടോയിൽ: INTEGRA പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പ്

ലബോറട്ടറിയുടെ അവസാന മുറിയിൽ ഞങ്ങൾ ഞങ്ങളുടെ ഡയഗ്നോസ്റ്റിക് ഉപകരണങ്ങൾ സ്ഥാപിച്ചു - ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് സ്കാനിംഗ് и സ്കാനിംഗ് പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പ്. ഉയർന്ന സ്പേഷ്യൽ റെസല്യൂഷനുള്ള ഒരു വസ്തുവിന്റെ ഉപരിതലത്തിന്റെ ഒരു ചിത്രം നേടാനും ഓരോ മെറ്റീരിയലിന്റെയും ഉപരിതല പാളികളുടെ ഘടന, ഘടന, മറ്റ് സവിശേഷതകൾ എന്നിവ പഠിക്കാനും ആദ്യത്തേത് നിങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു. ഇത് ചെയ്യുന്നതിന്, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജിൽ ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഒരു ഫോക്കസ് ബീം ഉപയോഗിച്ച് അവൻ അവയെ സ്കാൻ ചെയ്യുന്നു.

സാമ്പിളിന്റെ ഉപരിതലം സ്കാൻ ചെയ്യുന്ന ഒരു അന്വേഷണം ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സ്കാനിംഗ് പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഇതേ കാര്യം ചെയ്യുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സാമ്പിൾ ഉപരിതലത്തിന്റെ "ലാൻഡ്സ്കേപ്പ്" സംബന്ധിച്ചും അതിന്റെ പ്രാദേശിക ഗുണങ്ങളെക്കുറിച്ചും, ഉദാഹരണത്തിന്, വൈദ്യുത സാധ്യതയും കാന്തികവൽക്കരണവും സംബന്ധിച്ച വിവരങ്ങൾ ഒരേസമയം ലഭ്യമാക്കാൻ സാധിക്കും.

ചിത്രം: സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് S50 EDAX

തുടർ ഒപ്റ്റിക്കൽ പഠനങ്ങൾക്കായി സാമ്പിളുകളുടെ സ്വഭാവരൂപീകരണത്തിന് ഈ ഉപകരണങ്ങൾ ഞങ്ങളെ സഹായിക്കുന്നു.

പദ്ധതികളും പദ്ധതികളും

ലബോറട്ടറിയുടെ പ്രധാന പദ്ധതികളിലൊന്ന് ബന്ധപ്പെട്ടതാണ് പഠിക്കുന്നു ക്വാണ്ടം പദാർത്ഥങ്ങളിലെ പ്രകാശത്തിന്റെയും ദ്രവ്യത്തിന്റെയും ഹൈബ്രിഡ് അവസ്ഥകൾ - മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ച എക്‌സിറ്റോൺ-പോളാരിറ്റോൺസ്. റഷ്യൻ ഫെഡറേഷന്റെ വിദ്യാഭ്യാസ, ശാസ്ത്ര മന്ത്രാലയത്തിൽ നിന്നുള്ള ഒരു മെഗാ ഗ്രാന്റ് ഈ വിഷയത്തിനായി നീക്കിവച്ചിരിക്കുന്നു. ഷെഫീൽഡ് സർവ്വകലാശാലയിലെ പ്രമുഖ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ മൗറീസ് ഷ്‌കോൾനിക്കാണ് പദ്ധതിക്ക് നേതൃത്വം നൽകുന്നത്. പ്രോജക്റ്റിന്റെ പരീക്ഷണാത്മക പ്രവർത്തനങ്ങൾ ആന്റൺ സാമുസേവ് നടത്തുന്നു, സൈദ്ധാന്തിക ഭാഗം നയിക്കുന്നത് ഫിസിക്സ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി ഫാക്കൽറ്റി പ്രൊഫസർ ഇവാൻ ഷെലിക്ക് ആണ്.

ലബോറട്ടറി ജീവനക്കാരും സോളിറ്റോൺ ഉപയോഗിച്ച് വിവരങ്ങൾ കൈമാറുന്നതിനുള്ള വഴികൾ പഠിക്കുന്നു. ചിതറിക്കിടക്കാത്ത തരംഗങ്ങളാണ് സോളിറ്റോണുകൾ. ഇതിന് നന്ദി, സോളിറ്റോണുകൾ ഉപയോഗിച്ച് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന സിഗ്നലുകൾ അവ പ്രചരിപ്പിക്കുമ്പോൾ "പ്രചരിക്കുന്നില്ല", ഇത് പ്രക്ഷേപണത്തിന്റെ വേഗതയും വ്യാപ്തിയും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു.

2018 ന്റെ തുടക്കത്തിൽ, ഞങ്ങളുടെ സർവകലാശാലയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞരും വ്‌ളാഡിമിറിലെ സർവകലാശാലയിലെ സഹപ്രവർത്തകരും അവതരിപ്പിച്ചു ഒരു സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ടെറാഹെർട്സ് ലേസറിന്റെ മാതൃക. മരം, പ്ലാസ്റ്റിക്, സെറാമിക്സ് എന്നിവകൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച വസ്തുക്കളാൽ ടെറാഹെർട്സ് വികിരണം "വൈകുന്നില്ല" എന്നതാണ് വികസനത്തിന്റെ പ്രത്യേകത. ഈ പ്രോപ്പർട്ടിക്ക് നന്ദി, ലോഹ വസ്തുക്കൾക്കായി വേഗത്തിൽ തിരയുന്നതിന് പാസഞ്ചർ, ബാഗേജ് പരിശോധന ഏരിയകളിൽ ലേസർ ഉപയോഗിക്കും. പ്രാചീന കലാ വസ്തുക്കളുടെ പുനരുദ്ധാരണമാണ് പ്രയോഗത്തിന്റെ മറ്റൊരു മേഖല. പെയിന്റ് അല്ലെങ്കിൽ സെറാമിക്സ് പാളികൾക്കടിയിൽ ഒളിഞ്ഞിരിക്കുന്ന ചിത്രങ്ങൾ ലഭിക്കാൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റം സഹായിക്കും.

കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ ഗവേഷണം നടത്താൻ പുതിയ ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ലബോറട്ടറി സജ്ജീകരിക്കാനാണ് ഞങ്ങളുടെ പദ്ധതികൾ. ഉദാഹരണത്തിന്, ട്യൂൺ ചെയ്യാവുന്ന ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് ലേസർ വാങ്ങുക, അത് പഠിക്കുന്ന മെറ്റീരിയലുകളുടെ ശ്രേണി ഗണ്യമായി വികസിപ്പിക്കും. ഇതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ജോലികൾക്ക് ഇത് സഹായിക്കും വികസനം അടുത്ത തലമുറ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾക്കുള്ള ക്വാണ്ടം ചിപ്പുകൾ.

ITMO യൂണിവേഴ്സിറ്റി എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുകയും ജീവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു:

• ITMO യൂണിവേഴ്സിറ്റി TL;DR ഡൈജസ്റ്റ്: നോൺ-ക്ലാസിക്കൽ അഡ്മിഷനുകളും രസകരമായ മെറ്റീരിയലുകളും
• ക്വാണ്ടം കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് - ഹാക്ക് ചെയ്യാനാവാത്ത ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്മിഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ഒരു പദ്ധതി
• ITMO യൂണിവേഴ്സിറ്റി ആക്സിലറേറ്ററിൽ നിന്നുള്ള ഒരു സ്റ്റാർട്ടപ്പ് പ്രോജക്ടാണ് സ്മാർട്ട് സ്റ്റെതസ്കോപ്പ്

അവലംബം: www.habr.com