Ang MIT ay bumubuo ng isang aparato na nanostruktur na humihinto sa ilaw

Kapag nag-iilaw ng laser ang mga aparatong ito sa isang sukat ng nanometer (asul na alon), sa mga dulo ng mga nanotube ay nabuo ang mga pangalawang kamay na pag-flash ng mga electron (pulang pulso), na ginagamit upang subaybayan ang mga mahina na ilaw na patlang (pulang alon). May-akda: Marco Turcetti

З Ang mga mananaliksik ay bumubuo ng mga compact chip-based na aparato upang makakita ng mga signal ng electric field na may resolusyon ng oras na attasecond.

Ang pag-unawa sa kung paano gumalaw ang mga alon ng alon sa paglipas ng panahon habang nakikipag-ugnay sila sa mga materyales ay mahalaga para sa pag-unawa sa paghahatid ng enerhiya na kinokontrol ng ilaw sa mga materyales tulad ng mga solar panel o halaman. Dahil sa kamangha-manghang mataas na bilis ng pag-oscillate ng light waves, ang mga siyentista ay hindi pa nakakabuo ng isang compact device na may sapat na resolusyon ng oras para sa direktang pagkuha.

Ngayon, isang koponan na isinagawa ng mga mananaliksik ng MIT ay nagpakita ng mga aparato sa sukat ng mga chips na maaaring direktang masubaybayan ang mahina na kuryenteng patlang ng mga light alon habang nagbabago sila sa paglipas ng panahon. Ang kanilang aparato, na nagsasama ng isang microchip na gumagamit ng maikling laser pulses at nanoscale antennas, ay madaling gamitin nang hindi nangangailangan ng mga espesyal na kondisyon sa pagpapatakbo, minimum na mga parameter ng laser at maginoo na electronics ng laboratoryo.

Ang gawain ng koponan, na nai-publish mas maaga sa buwang ito noong Ang likas na katangian ng photonics, maaaring magbigay ng isang pagkakataon upang makabuo ng mga bagong tool para sa pagsukat ng salamin sa mata na may mga aplikasyon sa mga lugar tulad ng biology, gamot, kaligtasan sa pagkain, gas sensing at pagtuklas ng gamot.

“Maraming potensyal para sa teknolohiyang ito,” sinabi ng kapwa may-akda na si Philip Donnie Kitley, pinuno ng pangkat at mananaliksik sa Electronics Research Laboratory (RLE). “Halimbawa, sa pamamagitan ng paggamit ng mga optical instrument na ito para sa sampling, mas mauunawaan ng mga mananaliksik ang mga landas ng pagsipsip ng salamin sa mata sa mga halaman at photovoltaics o mas mahusay na makikilala ang mga lagda ng molekula sa mga kumplikadong biological system.

Mga co-author na si Kitley – pinuno ng may-akda na si Mina Bionta, nakatatandang post-doctor na RLE; Si Felix Ryckowski, nagtapos na mag-aaral ng Deutsches Elektronen-Synchrotron (JADA) at ang University of Hamburg, na isang mag-aaral sa Massachusetts Institute of Technology; at Marco Turcetti, isang mag-aaral na nagtapos ng RLE. Pinangunahan ang koponan ng Kitley, na nagtrabaho kasama ang mga miyembro ng guro na si Carl Berggren sa Kagawaran ng Elektrikal na Elektrikal at Agham ng Computer sa Massachusetts Institute of Technology; Franz Kertner ng DESY at ang University of Hamburg sa Alemanya; at William Putt ng Unibersidad ng California, Davis. Ang iba pang mga kapwa may-akda ay si Yugia Ian, isang dating doktor ng agham mula sa Massachusetts Institute of Technology na nagtatrabaho ngayon sa Federal Polytechnic School of Lausanne (EFPL), at Dario Catzozzo Mor, isang dating mag-aaral.

Ang ultrafast ay nakakatugon sa ultra-maliit – ang oras ay nakatayo sa ulo ng isang hairpin

Matagal nang naghahanap ang mga mananaliksik ng mga pamamaraan upang masukat ang mga system habang nagbabago sa paglipas ng panahon. Ang pagsubaybay sa mga alon ng GHz, tulad ng para sa isang telepono o Wi-Fi router, ay nangangailangan ng isang resolusyon ng oras na mas mababa sa 1 nanosecond (isang bilyon ng isang segundo). Ang pagsubaybay ng mga nakikitang light alon ay nangangailangan ng isang mas mabilis na resolusyon ng oras – mas mababa sa 1 femtosecond (ika-isang milyon ng isang bilyon ng isang segundo).

Ang mga pangkat ng pagsasaliksik na MIT at DESY ay nakabuo ng isang microchip na gumagamit ng mga maikling pulso ng laser upang makabuo ng napakabilis na elektronikong mga flash sa mga tip ng nanoscale antennas. Ang mga nanoscale antennas ay idinisenyo upang palakasin ang patlang ng isang maikling laser pulse sa isang sukat na sila ay sapat na malakas upang hilahin ang mga electron mula sa antena, lumilikha ng isang electron flash na mabilis na idineposito sa pagkolekta ng elektrod. Ang mga elektronikong pagsiklab na ito ay lubos na maikli at tatagal lamang ng ilang daang mga attasecond (ilang daang bilyong bilyon bawat segundo).

Gamit ang mga mabilis na pag-flash na ito, nakakuha ang mga mananaliksik ng mga larawan ng mas mahina na mga alon ng ilaw na uma-oscillate habang ipinapasa nila ang maliit na tilad.

“Ang gawaing ito ay muling ipinapakita kung paano ang pagsasanib ng nanoproduction at ultrafast physics ay maaaring humantong sa kapanapanabik na kaalaman at mga bagong kasangkapan sa pagsukat ng ultrafast,” sabi ni Propesor Peter Homelhoff, chairman ng physics ng laser sa University of Erlangen-Nuremberg, na hindi kasangkot sa gawain. . “Ang lahat ay batay sa isang malalim na pag-unawa sa mga pangunahing kaalaman sa pisika. Batay sa pag-aaral na ito, masusukat na namin ang mga patlang ng ultrafast na napakahina ng laser pulses. “

Ang kakayahang direktang masukat ang mga light alon sa paglipas ng panahon ay makikinabang sa parehong agham at industriya, sinabi ng mga mananaliksik. Tulad ng ilaw na nakikipag-ugnay sa mga materyales ang mga alon nito ay nagbabago sa paglipas ng panahon, naiwan ang mga lagda ng mga molekula sa loob. Ang pamamaraang ito ng sampling pang-optikal na patlang ay nangangako na panatilihin ang mga lagda na may higit na kawastuhan at pagiging sensitibo kaysa sa mga nakaraang pamamaraan, gamit ang compact at integrated na teknolohiyang kinakailangan para sa mga application na totoong mundo.

Sanggunian: “Sampling ng mga optik na larangan na may resolusyon ng attosecond sa mga chips” Mina R. Bionta, Felix Ryckowski, Marco Turcetti, Jugia Jan, Dario Catzozzo Moore, William P. Putnam, Franz X. Kertner, Carl K. Bergren at 15 Abril 2021, Ang likas na katangian ng photonics.
DOI: 10.1038 / s41566-021-00792-0

Ang pag-aaral na ito ay suportado ng U.S. Air Force Research Department sa pamamagitan ng programa ng isang batang mananaliksik na tinatawag na “Processing Optical Fields on Tuning PHz Paggamit ng Nanostrukturured Electronic Emitters” at isang programang Multi University Research Initiative (MURI) na tinatawag na “Empty State Electronics.” European Research Council, ang MIT-Hamburg PIER na programa sa DESY at SENSE.nano sa MIT.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

82% ng Mga Tao na Na-ospital Sa COVID-19 Bumuo ng Mga Neurological Problems

Isinasaalang-alang ang tomography ng utak. Ang mga pasyente na may mga karamdaman na nagpapahiwatig ng neurological ay kasangkot COVID-19 anim na beses na mas malamang...

“Gobsmacked” – Ang Melanie Wood ng Harvard ay Naging Unang Babae na Nanalo ng $ 1M Waterman Award sa Math

Si Melanie Wood ang unang babaeng nanalo ng isang Waterman Award sa matematika. Kredito: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer Kinikilala para sa mga...

Bagong Pagong na Natagpuan sa Huling Cretaceous ng Madagascar

Ang pagbabagong-tatag ng buhay ng Sahonachelys mailakavava, umaatake sa Madagascan na palaka tadpoles na si Belzebufo ay nagprotesta gamit ang isang espesyal na diyeta...

Natuklasan ng mga siyentista na ang loob ng Saturn – ang makapal na layer ng helium – ay nakakaapekto sa magnetic field ng mga...

Ang magnetikong patlang ni Saturn na nakikita sa itaas. Credit-Ancate Barrick / Jones Hopkins University Ginagaya ng mga mananaliksik ang mga kondisyong kinakailangan para...

Lumilikha ang mga mananaliksik ng cybersecurity ng mas mahusay na kanaryo – gamit ang AI upang lumikha ng pekeng mga dokumento

Ang bagong artipisyal na sistema ng katalinuhan ay lumilikha ng mga pekeng dokumento upang linlangin ang mga kalaban. Sa panahon ng World War II, ang...

Newsletter

Subscribe to stay updated.