नैनोटेक्नोलॉजी नाउ - प्रेस विज्ञप्ति: प्रकाश और इलेक्ट्रॉनों को जोड़ना

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प्रयोग की रूपरेखा. एक फोटोनिक चिप-आधारित माइक्रोरेसोनेटर में नॉनलाइनियर स्पेटियोटेम्पोरल प्रकाश पैटर्न एक ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में मुक्त इलेक्ट्रॉनों के बीम के स्पेक्ट्रम को नियंत्रित करते हैं। क्रेडिट यांग एट अल. डीओआई: 10.1126/विज्ञान.एडीके2489

सार:
जब प्रकाश किसी सामग्री से होकर गुजरता है, तो वह अक्सर अप्रत्याशित तरीके से व्यवहार करता है। यह घटना "नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स" नामक अध्ययन के पूरे क्षेत्र का विषय है, जो अब लेजर विकास और ऑप्टिकल फ्रीक्वेंसी मेट्रोलॉजी से लेकर गुरुत्वाकर्षण तरंग खगोल विज्ञान और क्वांटम सूचना विज्ञान तक तकनीकी और वैज्ञानिक प्रगति का अभिन्न अंग है।

प्रकाश और इलेक्ट्रॉनों को जोड़ना

लॉज़ेन, स्विट्जरलैंड | 12 जनवरी, 2024 को पोस्ट किया गया

इसके अलावा, हाल के वर्षों में ऑप्टिकल सिग्नल प्रोसेसिंग, दूरसंचार, सेंसिंग, स्पेक्ट्रोस्कोपी, लाइट डिटेक्शन और रेंजिंग में नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स का उपयोग देखा गया है। इन सभी अनुप्रयोगों में उपकरणों का लघुकरण शामिल है जो एक छोटी चिप पर गैर-रेखीय तरीकों से प्रकाश में हेरफेर करते हैं, जिससे जटिल प्रकाश इंटरैक्शन चिप-स्केल को सक्षम किया जाता है।

अब, ईपीएफएल और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिकों की एक टीम ने नॉनलाइनियर ऑप्टिकल घटना को ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम) में लाया है, एक प्रकार का माइक्रोस्कोप जो प्रकाश के बजाय इमेजिंग के लिए इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करता है। अध्ययन का नेतृत्व ईपीएफएल में प्रोफेसर टोबियास जे. किपेनबर्ग और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर मल्टीडिसिप्लिनरी साइंसेज के निदेशक प्रोफेसर क्लॉस रोपर्स ने किया था। यह अब साइंस में प्रकाशित हुआ है।

अध्ययन के केंद्र में "केर सॉलिटॉन" हैं, प्रकाश की तरंगें जो किसी सामग्री के माध्यम से चलते समय अपना आकार और ऊर्जा बनाए रखती हैं, जैसे कि समुद्र के पार यात्रा करने वाली एक पूरी तरह से गठित सर्फ लहर। इस अध्ययन में एक विशेष प्रकार के केर सॉलिटॉन का उपयोग किया गया जिसे "डिसिपेटिव" कहा जाता है, जो प्रकाश की स्थिर, स्थानीयकृत दालें हैं जो दसियों फेमटोसेकंड (एक सेकंड का एक चौथाई हिस्सा) तक चलती हैं और माइक्रोरेसोनेटर में स्वचालित रूप से बनती हैं। डिसिपेटिव केर सॉलिटॉन इलेक्ट्रॉनों के साथ भी बातचीत कर सकते हैं, जिसने उन्हें इस अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण बना दिया है।

शोधकर्ताओं ने एक फोटोनिक माइक्रोरेसोनेटर के अंदर डिसिपेटिव केर सॉलिटॉन का निर्माण किया, एक छोटी चिप जो परावर्तक गुहा के अंदर प्रकाश को फंसाती और प्रसारित करती है, जिससे इन तरंगों के लिए एकदम सही स्थिति बनती है। अध्ययन का नेतृत्व करने वाले ईपीएफएल शोधकर्ता युजिया यांग बताते हैं, "हमने निरंतर-तरंग लेजर द्वारा संचालित माइक्रोरेसोनेटर में विभिन्न नॉनलाइनियर स्पेटियोटेम्पोरल प्रकाश पैटर्न उत्पन्न किए।" "इन प्रकाश पैटर्न ने फोटोनिक चिप से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों की किरण के साथ बातचीत की, और इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रम में उंगलियों के निशान छोड़ दिए।"

विशेष रूप से, दृष्टिकोण ने मुक्त इलेक्ट्रॉनों और विघटनकारी केर सॉलिटॉन के बीच युग्मन का प्रदर्शन किया, जिससे शोधकर्ताओं को माइक्रोरेसोनेटर गुहा में सॉलिटॉन गतिशीलता की जांच करने और इलेक्ट्रॉन बीम के अल्ट्राफास्ट मॉड्यूलेशन करने की अनुमति मिली।

किपेनबर्ग कहते हैं, "टीईएम में डिसिपेटिव केर सॉलिटॉन [डीकेएस] उत्पन्न करने की हमारी क्षमता माइक्रोरेसोनेटर-बेस फ्रीक्वेंसी कॉम्ब्स के उपयोग को अज्ञात क्षेत्रों तक बढ़ाती है।" "इलेक्ट्रॉन-डीकेएस इंटरैक्शन एक छोटे फोटोनिक चिप द्वारा सशक्त उच्च पुनरावृत्ति-दर अल्ट्राफास्ट इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और कण त्वरक को सक्षम कर सकता है।"

रोपर्स कहते हैं: "हमारे परिणाम दिखाते हैं कि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी नैनोस्केल पर नॉनलाइनियर ऑप्टिकल गतिशीलता की जांच के लिए एक शक्तिशाली तकनीक हो सकती है। यह तकनीक गैर-आक्रामक है और सीधे इंट्राकैविटी क्षेत्र तक पहुंचने में सक्षम है, जो नॉनलाइनियर ऑप्टिकल भौतिकी को समझने और नॉनलाइनियर फोटोनिक उपकरणों को विकसित करने की कुंजी है।

फोटोनिक चिप्स का निर्माण माइक्रोनैनोटेक्नोलॉजी केंद्र (सीएमआई) और ईपीएफएल के इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स क्लीनरूम में किया गया था। प्रयोग गौटिंगेन अल्ट्राफास्ट ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (यूटीईएम) लैब में आयोजित किए गए थे।

अन्य योगदानकर्ता

क्वांटम विज्ञान और इंजीनियरिंग के लिए ईपीएफएल केंद्र

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निक पापजोरगिउ
इकोले पॉलीटेक्निक Federale डी लॉज़ेन
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• स्रोत: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=57442