Претходно смо показали наше и . Данас можете погледати оптичку лабораторију Физичко-технолошког факултета Универзитета ИТМО.
На слици: XNUMXД нанолитографија
Лабораторија за нискодимензионалне квантне материјале припада Истраживачком центру за нанофотонику и метаматеријале () на бази .
Њени запослени су ангажовани својства : плазмони, екситони и поларитони. Ове студије ће омогућити стварање пуноправних оптичких и квантних рачунара. Лабораторија је подељена на неколико радних области које покривају све фазе рада са нискодимензионалним квантним материјалима: припрему узорака, њихову израду, карактеризацију и оптичке студије.
Прва зона је опремљена свим потребним за припрему узорка .
За њихово чишћење је уграђен ултразвучни чистач, а да би се обезбедио безбедан рад са алкохолима, овде је опремљена моћна издувна хауба. Неке истраживачке материјале испоручују нам партнерске лабораторије у Финској, Сингапуру и Данској.
За стерилизацију узорака у просторији је инсталиран БИНДЕР ФД Цлассиц.Лине орман за сушење. Грејни елементи унутар њега одржавају температуру од 10 до 300°Ц. Има УСБ интерфејс за континуирано праћење температуре током експеримента.
Особље лабораторије такође користи ову комору за спровођење стрес тестова и тестова старења на узорцима. Такви експерименти су неопходни да би се разумело како се материјали и уређаји понашају под одређеним условима: стандардним и екстремним.
У суседној просторији је постављен тродимензионални нанолитограф. Омогућава израду тродимензионалних структура величине неколико стотина нанометара.
Принцип његовог рада заснива се на феномену двофотонске полимеризације. У суштини, то је 3Д штампач који користи ласере за обликовање предмета од течног полимера. Полимер се стврдне само на месту где је ласерски зрак фокусиран.
На слици: XNUMXД нанолитографија
За разлику од стандардних техника литографије, које се користе за креирање процесора и рад са танким слојевима материјала, двофотонска полимеризација омогућава стварање сложених тродимензионалних структура. На пример, овако:
Следећа просторија лабораторије служи за оптичке експерименте.
Постоји велики оптички сто дуг скоро десет метара, испуњен бројним инсталацијама. Главни елементи сваке инсталације су извори зрачења (ласери и лампе), спектрометри и микроскопи. Један од микроскопа има три оптичка канала одједном - горњи, бочни и доњи.
Може се користити за мерење не само спектра преноса и рефлексије, већ и расејања. Потоњи пружају веома богате информације о нанообјектима, на пример, спектралне карактеристике и обрасце зрачења наноантена.
На фотографији: ефекат расејања светлости на честице силицијума
Сва опрема се налази на столу са једним системом за сузбијање вибрација. Зрачење било ког ласера може се послати на било који од оптичких система и микроскопа користећи само неколико огледала и истраживање се може наставити.
Гасни ласер континуалног таласа са веома уским спектром омогућава извођење експеримената на . Ласерски сноп је фокусиран на површину узорка, а спектар расејане светлости се снима спектрометром.
У спектрима се примећују уске линије које одговарају нееластичном расејању светлости (са променом таласне дужине). Ови врхови пружају информације о кристалној структури узорка, а понекад чак и о конфигурацији појединачних молекула.
У просторији је инсталиран и фемтосекундни ласер. Способан је да генерише веома кратке (100 фемтосекунди - један десеттрилиони део секунде) импулсе ласерског зрачења огромне снаге. Као резултат, добијамо прилику да проучавамо нелинеарне оптичке ефекте: генерисање удвостручених фреквенција и друге фундаменталне појаве недостижне у природним условима.
Наш криостат се такође налази у лабораторији. Омогућава оптичка мерења са истим скупом извора, али на ниским температурама - до седам Келвина, што је приближно једнако -266°Ц.
У таквим условима може се уочити низ јединствених појава, посебно режим јаког спрега између светлости и материје, када фотон и екситон (пар електрон-рупа) формирају једну честицу - екситон-поларитон. Поларитони имају велико обећање у областима квантног рачунарства и уређаја са јаким нелинеарним ефектима.
На фотографији: сондни микроскоп ИНТЕГРА
У последњој просторији лабораторије поставили смо наше дијагностичке инструменте - и . Први вам омогућава да добијете слику површине објекта са високом просторном резолуцијом и проучавате састав, структуру и друга својства површинских слојева сваког материјала. Да би то урадио, он их скенира фокусираним снопом електрона убрзаним високим напоном.
Микроскоп са сондом за скенирање ради исту ствар користећи сонду која скенира површину узорка. У овом случају, могуће је истовремено добити информације о „пејзажу“ површине узорка и о њеним локалним својствима, на пример, електричном потенцијалу и магнетизацији.
На слици: скенирајући електронски микроскоп С50 ЕДАКС
Ови инструменти нам помажу да карактеришемо узорке за даље оптичке студије.
Пројекти и планови
Један од главних пројеката лабораторије је везан за хибридна стања светлости и материје у квантним материјалима - екситон-поларитони који су већ поменути. Овој теми је посвећен мега-грант Министарства просвете и науке Руске Федерације. Пројекат води водећи научник са Универзитета у Шефилду, Морис Школник. Експериментални рад на пројекту изводи Антон Самусев, а теоријски део води професор Физичко-технолошког факултета Иван Шелих.
Особље лабораторије такође проучава начине преношења информација помоћу солитона. Солитони су таласи на које дисперзија не утиче. Захваљујући томе, сигнали који се преносе помоћу солитона се не „шире“ док се шире, што омогућава повећање и брзине и домета преноса.
Почетком 2018. године научници са нашег Универзитета и колеге са универзитета у Владимиру модел чврстог терахерц ласера. Посебност развоја је да терахерц зрачење не „одлаже“ предмети од дрвета, пластике и керамике. Захваљујући овој особини, ласер ће се користити у просторијама за преглед путника и пртљага за брзо тражење металних предмета. Још једна област примене је рестаурација древних уметничких предмета. Оптички систем ће помоћи да се добију слике скривене испод слојева боје или керамике.
Наши планови су да лабораторију опремимо новом опремом за спровођење још сложенијих истраживања. На пример, купите подесиви фемтосекундни ласер, који ће значајно проширити опсег материјала који се проучава. Ово ће помоћи у задацима који се односе на квантни чипови за следећу генерацију рачунарских система.
Како ради и живи Универзитет ИТМО:
Извор: ввв.хабр.цом