Tidigare visade vi vÄr О . Idag kan du titta pÄ det optiska laboratoriet vid fakulteten för fysik och teknik vid ITMO University.
PĂ„ bilden: 3D nanolitografi
Laboratory of Low-Dimensional Quantum Materials tillhör Research Centre for Nanophotonics and Metamaterials () pÄ basen .
Dess anstÀllda Àr engagerade egenskaper : plasmoner, excitoner och polaritoner. Dessa studier kommer att göra det möjligt att skapa fullfjÀdrade optiska och kvantdatorer. Laboratoriet Àr uppdelat i flera arbetsomrÄden som tÀcker alla stadier av arbetet med lÄgdimensionella kvantmaterial: provberedning, deras tillverkning, karakterisering och optiska studier.
Den första zonen Àr utrustad med allt som behövs för provberedning .
För att rengöra dem installeras en ultraljudsrengörare, och för att sÀkerstÀlla sÀkert arbete med alkoholer Àr en kraftfull avgashuv utrustad hÀr. En del forskningsmaterial levereras till oss av partnerlaboratorier i Finland, Singapore och Danmark.
För att sterilisera prover installeras ett BINDER FD Classic.Line torkskÄp i rummet. VÀrmeelementen inuti hÄller temperaturer frÄn 10 till 300°C. Den har ett USB-grÀnssnitt för kontinuerlig temperaturövervakning under experimentet.
Laboratoriepersonal anvÀnder ocksÄ denna kammare för att utföra stresstester och Äldringstester pÄ prover. SÄdana experiment Àr nödvÀndiga för att förstÄ hur material och enheter beter sig under vissa förhÄllanden: standard och extrem.
En tredimensionell nanolitografi installeras i nÀsta rum. Det möjliggör tillverkning av tredimensionella strukturer som Àr flera hundra nanometer i storlek.
Principen för dess funktion Àr baserad pÄ fenomenet tvÄfotonpolymerisation. I huvudsak Àr det en 3D-skrivare som anvÀnder laser för att forma ett objekt frÄn en flytande polymer. Polymeren hÀrdar endast vid den punkt dÀr laserstrÄlen Àr fokuserad.
PĂ„ bilden: 3D nanolitografi
Till skillnad frÄn vanliga litografitekniker, som anvÀnds för att skapa processorer och arbeta med tunna lager av material, tillÄter tvÄfotonpolymerisation skapandet av komplexa tredimensionella strukturer. Till exempel sÄ hÀr:
NÀsta rum i laboratoriet anvÀnds för optiska experiment.
Det finns ett stort optiskt bord som Àr nÀstan tio meter lÄngt, fyllt med mÄnga installationer. Huvudelementen i varje installation Àr strÄlningskÀllor (lasrar och lampor), spektrometrar och mikroskop. Ett av mikroskopen har tre optiska kanaler samtidigt - övre, sida och nedre.
Den kan anvÀndas för att mÀta inte bara transmissions- och reflektionsspektra, utan Àven spridning. De senare ger mycket rik information om nanoobjekt, till exempel nanoantennernas spektrala egenskaper och strÄlningsmönster.
PÄ bilden: effekten av ljusspridning pÄ kiselpartiklar
All utrustning Àr placerad pÄ ett bord med ett enda vibrationsdÀmpningssystem. StrÄlningen frÄn vilken laser som helst kan skickas till vilket som helst av de optiska systemen och mikroskopen med bara nÄgra fÄ speglar och forskningen kan fortsÀtta.
En kontinuerlig vÄggaslaser med ett mycket smalt spektrum gör det möjligt att utföra experiment pÄ . LaserstrÄlen fokuseras pÄ ytan av provet, och spektrumet av det spridda ljuset registreras av en spektrometer.
Smala linjer som motsvarar oelastisk ljusspridning (med en förÀndring i vÄglÀngd) observeras i spektra. Dessa toppar ger information om provets kristallstruktur, och ibland Àven om konfigurationen av enskilda molekyler.
Det finns ocksÄ en femtosekundlaser installerad i rummet. Den kan generera mycket korta (100 femtosekunder - en tio biljondels sekund) pulser av laserstrÄlning med enorm kraft. Som ett resultat fÄr vi möjlighet att studera ickelinjÀra optiska effekter: generering av dubblerade frekvenser och andra fundamentala fenomen som Àr ouppnÄeliga under naturliga förhÄllanden.
VÄr kryostat finns ocksÄ i laboratoriet. Den tillÄter optiska mÀtningar med samma uppsÀttning kÀllor, men vid lÄga temperaturer - upp till sju Kelvin, vilket Àr ungefÀr lika med -266°C.
Under sÄdana förhÄllanden kan ett antal unika fenomen observeras, i synnerhet regimen av stark koppling mellan ljus och materia, nÀr en foton och en exciton (elektron-hÄl-par) bildar en enda partikel - en exciton-polariton. Polaritons lovar mycket inom kvantberÀkningar och enheter med starka olinjÀra effekter.
PĂ„ bilden: INTEGRA sondmikroskop
I laboratoriets sista rum placerade vi vÄra diagnostiska instrument - О . Den första lÄter dig fÄ en bild av ytan pÄ ett objekt med hög rumslig upplösning och studera sammansÀttningen, strukturen och andra egenskaper hos ytskikten av varje material. För att göra detta skannar han dem med en fokuserad strÄle av elektroner som accelereras av hög spÀnning.
Ett scanningsprobmikroskop gör samma sak genom att anvÀnda en sond som skannar provets yta. I det hÀr fallet Àr det möjligt att samtidigt fÄ information om provytans "landskap" och om dess lokala egenskaper, till exempel elektrisk potential och magnetisering.
PĂ„ bilden: svepelektronmikroskop S50 EDAX
Dessa instrument hjÀlper oss att karakterisera prover för ytterligare optiska studier.
Projekt och planer
Ett av laboratoriets huvudprojekt Àr relaterat till hybridtillstÄnd av ljus och materia i kvantmaterial - exciton-polaritoner som redan nÀmnts ovan. Ett megabidrag frÄn Ryska federationens utbildnings- och vetenskapsministerium Àgnas Ät detta Àmne. Projektet leds av en ledande forskare frÄn University of Sheffield, Maurice Shkolnik. Experimentellt arbete med projektet utförs av Anton Samusev, och den teoretiska delen leds av professor vid fakulteten för fysik och teknik Ivan Shelykh.
Laboratoriepersonal studerar ocksÄ sÀtt att överföra information med hjÀlp av solitoner. Solitoner Àr vÄgor som inte pÄverkas av spridning. Tack vare detta "sprider sig inte signaler som sÀnds med solitoner ut" nÀr de fortplantar sig, vilket gör det möjligt att öka bÄde hastigheten och rÀckvidden för överföringen.
I början av 2018, forskare frÄn vÄrt universitet och kollegor frÄn universitetet i Vladimir modell av en solid-state terahertz-laser. Det speciella med utvecklingen Àr att terahertzstrÄlning inte "försenas" av föremÄl gjorda av trÀ, plast och keramik. Tack vare denna egenskap kommer lasern att anvÀndas i passagerar- och bagageinspektionsomrÄden för att snabbt söka efter metallföremÄl. Ett annat tillÀmpningsomrÄde Àr restaurering av antika konstföremÄl. Det optiska systemet hjÀlper till att fÄ bilder dolda under lager av fÀrg eller keramik.
VÄra planer Àr att utrusta laboratoriet med ny utrustning för att bedriva Ànnu mer komplex forskning. Köp till exempel en avstÀmbar femtosekundlaser, som avsevÀrt kommer att utöka utbudet av material som studeras. Detta kommer att hjÀlpa till med uppgifter relaterade till kvantchips för nÀsta generations datorsystem.
Hur ITMO University fungerar och lever:
KĂ€lla: will.com
