Daha önce göstermiştik и . Bugün ITMO Üniversitesi Fizik ve Teknoloji Fakültesi'nin optik laboratuvarına bakabilirsiniz.
Resim: 3D nanolitograf
Düşük Boyutlu Kuantum Malzemeleri Laboratuvarı, Nanofotonik ve Meta Malzemeler Araştırma Merkezi'ne aittir () tabanda .
Çalışanları meşgul özellikleri : Plazmonlar, eksitonlar ve polaritonlar. Bu çalışmalar tam teşekküllü optik ve kuantum bilgisayarların oluşturulmasını mümkün kılacaktır. Laboratuvar, düşük boyutlu kuantum malzemeleriyle çalışmanın tüm aşamalarını kapsayan çeşitli çalışma alanlarına bölünmüştür: numune hazırlama, bunların üretimi, karakterizasyonu ve optik çalışmalar.
İlk bölge numune hazırlama için gerekli her şeyle donatılmıştır .
Bunları temizlemek için bir ultrasonik temizleyici monte edilmiştir ve alkollerle güvenli çalışmayı sağlamak için burada güçlü bir egzoz davlumbazı bulunmaktadır. Bazı araştırma materyalleri bize Finlandiya, Singapur ve Danimarka'daki ortak laboratuvarlar tarafından sağlanmaktadır.
Numuneleri sterilize etmek için odaya bir BINDER FD Classic.Line kurutma kabini yerleştirilmiştir. İçindeki ısıtma elemanları sıcaklığı 10 ila 300°C arasında tutar. Deney sırasında sürekli sıcaklık takibi için bir USB arayüzüne sahiptir.
Laboratuvar personeli de bu odayı numuneler üzerinde stres testleri ve yaşlanma testleri yapmak için kullanıyor. Bu tür deneyler, malzemelerin ve cihazların belirli koşullar altında (standart ve aşırı) nasıl davrandığını anlamak için gereklidir.
Yan odaya üç boyutlu bir nanolitograf yerleştirilmiştir. Birkaç yüz nanometre boyutunda üç boyutlu yapıların üretilmesine olanak sağlar.
Çalışma prensibi iki fotonlu polimerizasyon olgusuna dayanmaktadır. Temel olarak, sıvı polimerden bir nesneyi şekillendirmek için lazer kullanan bir 3 boyutlu yazıcıdır. Polimer yalnızca lazer ışınının odaklandığı noktada sertleşir.
Resim: 3D nanolitograf
İşlemciler oluşturmak ve ince malzeme katmanlarıyla çalışmak için kullanılan standart litografi tekniklerinin aksine, iki fotonlu polimerizasyon, karmaşık üç boyutlu yapıların oluşturulmasına olanak tanır. Örneğin şöyle:
Laboratuvarın bir sonraki odası optik deneyler için kullanılıyor.
Çok sayıda kurulumla dolu, neredeyse on metre uzunluğunda büyük bir optik masa var. Her kurulumun ana unsurları radyasyon kaynakları (lazerler ve lambalar), spektrometreler ve mikroskoplardır. Mikroskoplardan birinde aynı anda üç optik kanal bulunur - üst, yan ve alt.
Yalnızca iletim ve yansıma spektrumlarını değil aynı zamanda saçılımı da ölçmek için kullanılabilir. İkincisi, nanonesneler hakkında, örneğin nanoantenlerin spektral özellikleri ve radyasyon modelleri gibi çok zengin bilgiler sağlar.
Fotoğrafta: ışık saçılımının silikon parçacıkları üzerindeki etkisi
Tüm ekipmanlar, tek bir titreşim bastırma sistemine sahip bir masa üzerinde bulunur. Herhangi bir lazerin radyasyonu, yalnızca birkaç ayna kullanılarak herhangi bir optik sistem ve mikroskoba gönderilebilir ve araştırmalara devam edilebilir.
Çok dar bir spektruma sahip sürekli dalga gaz lazeri, üzerinde deneyler yapılmasını mümkün kılar. . Lazer ışını numunenin yüzeyine odaklanır ve saçılan ışığın spektrumu bir spektrometre tarafından kaydedilir.
Spektrumda elastik olmayan ışık saçılımına (dalga boyunda bir değişiklikle birlikte) karşılık gelen dar çizgiler gözlenir. Bu tepe noktaları numunenin kristal yapısı ve hatta bazen tek tek moleküllerin konfigürasyonu hakkında bilgi sağlar.
Ayrıca odaya bir femtosaniye lazer monte edilmiştir. Muazzam bir güce sahip çok kısa (100 femtosaniye - saniyenin on trilyonda biri) lazer radyasyonu darbeleri üretme kapasitesine sahiptir. Sonuç olarak, doğrusal olmayan optik etkileri inceleme fırsatı buluyoruz: çift frekansların oluşumu ve doğal koşullar altında ulaşılamayan diğer temel olaylar.
Kriyostatımız da laboratuvarda bulunmaktadır. Aynı kaynak seti ile, ancak yaklaşık -266°C'ye eşit olan yedi Kelvin'e kadar düşük sıcaklıklarda optik ölçümlere izin verir.
Bu tür koşullar altında, bir foton ve bir eksiton (elektron-delik çifti) tek bir parçacık - bir eksiton-polariton oluşturduğunda, özellikle ışık ve madde arasındaki güçlü eşleşme rejimi gibi bir dizi benzersiz fenomen gözlemlenebilir. Polaritonlar, kuantum hesaplama ve güçlü doğrusal olmayan etkilere sahip cihazlar alanlarında büyük umut vaat ediyor.
Fotoğrafta: INTEGRA prob mikroskobu
Laboratuvarın son odasına teşhis cihazlarımızı yerleştirdik. и . Birincisi, bir nesnenin yüzeyinin yüksek uzamsal çözünürlüğe sahip bir görüntüsünü elde etmenize ve her malzemenin yüzey katmanlarının bileşimini, yapısını ve diğer özelliklerini incelemenize olanak tanır. Bunu yapmak için onları yüksek voltajla hızlandırılan odaklanmış bir elektron ışınıyla tarar.
Taramalı prob mikroskobu, numunenin yüzeyini tarayan bir prob kullanarak aynı şeyi yapar. Bu durumda, numune yüzeyinin "manzarası" ve yerel özellikleri (örneğin, elektrik potansiyeli ve mıknatıslanma) hakkında eşzamanlı bilgi elde etmek mümkündür.
Resimde: taramalı elektron mikroskobu S50 EDAX
Bu cihazlar daha ileri optik çalışmalar için numuneleri karakterize etmemize yardımcı olur.
Projeler ve planlar
Laboratuvarın ana projelerinden biri ile ilgilidir. Kuantum malzemelerde ışığın ve maddenin hibrit halleri - yukarıda bahsedilen eksiton-polaritonlar. Rusya Federasyonu Eğitim ve Bilim Bakanlığı'ndan bu konuya büyük bir hibe ayrılmıştır. Proje, Sheffield Üniversitesi'nden önde gelen bilim insanı Maurice Shkolnik tarafından yönetiliyor. Projedeki deneysel çalışmalar Anton Samusev tarafından yürütülüyor ve teorik kısım Fizik ve Teknoloji Fakültesi Profesörü Ivan Shelykh tarafından yürütülüyor.
Laboratuvar personeli ayrıca solitonlar kullanarak bilgi aktarmanın yollarını da araştırıyor. Solitonlar dağılımdan etkilenmeyen dalgalardır. Bu sayede solitonlar kullanılarak iletilen sinyaller yayıldıkça "yayılmaz", bu da hem hızın hem de iletim aralığının arttırılmasını mümkün kılar.
2018 yılı başında Üniversitemizden bilim insanları ve Vladimir Üniversitesi'nden meslektaşlarımız katı hal terahertz lazer modeli. Gelişmenin özelliği, terahertz radyasyonunun ahşap, plastik ve seramikten yapılmış nesneler tarafından "geciktirilmemesi"dir. Bu özelliği sayesinde lazer, yolcu ve bagaj muayene alanlarında metal nesnelerin hızlı bir şekilde aranması için kullanılacak. Bir diğer uygulanabilirlik alanı ise antik sanat eserlerinin restorasyonudur. Optik sistem, boya veya seramik katmanlarının altına gizlenmiş görüntülerin elde edilmesine yardımcı olacaktır.
Planlarımız laboratuvarı daha da karmaşık araştırmalar yürütebilecek yeni ekipmanlarla donatmaktır. Örneğin, üzerinde çalışılan malzeme yelpazesini önemli ölçüde genişletecek ayarlanabilir bir femtosaniye lazer satın alın. Bu, ilgili görevlerde yardımcı olacaktır yeni nesil bilgi işlem sistemleri için kuantum çipleri.
ITMO Üniversitesi nasıl çalışır ve yaşar:
Kaynak: habr.com