एक इलेक्ट्रॉन किरण पर 'ऑप्टिकल फ़िंगरप्रिंट'

जनवरी 15, 2024

(नानावरक न्यूज़) तथाकथित ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम) में इलेक्ट्रॉन बीम का सटीक नियंत्रण परमाणु स्तर पर सामग्री या अणुओं का विश्लेषण करना संभव बनाता है। लघु प्रकाश स्पंदों के साथ मिलकर, इन उपकरणों का उपयोग गतिशील प्रक्रियाओं का विश्लेषण करने के लिए भी किया जा सकता है। गोटिंगेन और स्विट्जरलैंड के शोधकर्ताओं ने अब पहली बार दिखाया है कि इलेक्ट्रॉन टीईएम में सूक्ष्म प्रकाश भंडारण में जटिल प्रकाश अवस्थाओं को कैसे अलग कर सकते हैं। हम जानकारी संग्रहीत करने के लिए प्रकाश का उपयोग कैसे कर सकते हैं? या बिजली की गति से डेटा संचारित करने के लिए इसका उपयोग करें? फोटोनिक्स का अनुसंधान क्षेत्र इन और कई अन्य प्रश्नों से संबंधित है। आधुनिक एकीकृत फोटोनिक्स, उदाहरण के लिए, माइक्रोचिप पर चैनलों में प्रकाश का मार्गदर्शन या हेरफेर करना संभव बनाता है। तथाकथित गैर-रेखीय ऑप्टिकल प्रक्रियाओं का भी उपयोग किया जा सकता है, जिसमें बहुत उच्च प्रकाश तीव्रता के लिए नए रंग या बेहद कम प्रकाश दालें बनाई जाती हैं। इन तकनीकों का उपयोग पहले से ही दूरसंचार, ऑप्टिकल दूरी और गति माप और क्वांटम कंप्यूटिंग में किया जा रहा है। हाल ही में, फोटोनिक्स और अन्य अनुसंधान क्षेत्रों, जैसे इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, के बीच नए इंटरफेस तेजी से उभरे हैं। उदाहरण के लिए, ऑप्टिकल माइक्रोचिप्स हाल ही में इलेक्ट्रॉन किरणों को प्रभावित करने में सक्षम हुए हैं। बदले में, इलेक्ट्रॉनों का उपयोग प्रकाश क्षेत्रों को मापने के लिए किया जा सकता है। जब कोई इलेक्ट्रॉन किसी तीव्र प्रकाश क्षेत्र से गुजरता है, तो उसके आगमन के समय और क्षेत्र की ताकत के आधार पर इसकी गति तेज या धीमी हो जाती है। वैज्ञानिक तब इलेक्ट्रॉन की परिवर्तित गति से प्रकाश के गुणों के बारे में सीधे निष्कर्ष निकाल सकते हैं। इलेक्ट्रॉन बीम (हरा) और रिंग रेज़ोनेटर (एक सफेद पृष्ठभूमि पर रंगीन) में घूमने वाले सॉलिटॉन लाइट पल्स के बीच बातचीत का चित्रण। इलेक्ट्रॉन किरण में परिवर्तन प्रकाश स्पंद के गुणों के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। (छवि: रयान एलन, सेकेंड बे स्टूडियो)

विभिन्न प्रकाश अवस्थाओं का विश्लेषण किया गया

पत्रिका में प्रकाशित एक नए अध्ययन में विज्ञान ("माइक्रोरेसोनेटर में नॉनलाइनियर ऑप्टिकल अवस्थाओं के साथ मुक्त-इलेक्ट्रॉन इंटरैक्शन"), गौटिंगेन में बहुविषयक विज्ञान के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट (एमपीआई) के क्लॉस रोपर्स और लॉज़ेन में स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (ईपीएफएल) के टोबियास किपेनबर्ग के नेतृत्व में एक टीम ने अब एक इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके विभिन्न गैर-रेखीय ऑप्टिकल प्रक्रियाओं की जांच की है। ऐसा करने के लिए, उन्होंने एक टीईएम में एक अंगूठी के आकार का प्रकाश भंडारण उपकरण, एक तथाकथित माइक्रोरेसोनेटर रखा और इसमें विभिन्न तरंगों के साथ प्रकाश उत्पन्न किया। इलेक्ट्रॉन किरण के साथ विशिष्ट अंतःक्रिया के आधार पर, वे विभिन्न प्रकाश अवस्थाओं का विस्तार से विश्लेषण करने में सक्षम थे। एमपीआई से जान-विल्के हेन्के बताते हैं, "अगर हम इलेक्ट्रॉन बीम को इस तरह से रखें कि इलेक्ट्रॉन अनुनादकों के पार उड़ जाएं, तो हम इलेक्ट्रॉन ऊर्जा पर प्रकाश क्षेत्र के सटीक प्रभाव को माप सकते हैं।" उनके सहयोगी जैस्मीन कपर्ट कहते हैं: "प्रकाश की प्रत्येक संभावित तरंग इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रम में एक विशिष्ट फिंगरप्रिंट छोड़ती है, जो हमें विभिन्न राज्यों के गठन का पता लगाने में सक्षम बनाती है।" दो डॉक्टरेट छात्रों ने गौटिंगेन में एमपीआई में अल्ट्राफास्ट ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए प्रयोगशाला में प्रयोग किए। आवश्यक फोटोनिक चिप्स लॉज़ेन में टीम द्वारा विकसित किए गए थे।

हल्की स्पंदन एक सेकंड के खरबवें हिस्से के दसवें हिस्से से भी कम समय तक चलती है

हालाँकि, शोधकर्ता न केवल इलेक्ट्रॉनों पर उनके प्रभाव के आधार पर प्रकाश क्षेत्रों को चिह्नित करने में सफल रहे: "हमारे प्रयोगों में, हमने तथाकथित सॉलिटॉन भी उत्पन्न किए - एक सेकंड के खरबवें हिस्से के दसवें हिस्से से भी कम समय तक चलने वाली स्थिर, अल्ट्राशॉर्ट प्रकाश दालें," बताते हैं। ईपीएफएल से भौतिक विज्ञानी युजिया यांग। टोबियास किपेनबर्ग का कहना है कि टीईएम में सॉलिटॉन उत्पन्न करने की संभावना गैर-रेखीय प्रकाशिकी और माइक्रोरेसोनेटर के उपयोग को अज्ञात क्षेत्रों तक बढ़ाती है। "इलेक्ट्रॉनों और सॉलिटॉन के बीच की बातचीत, अन्य चीजों के अलावा, अभूतपूर्व रूप से उच्च पुनरावृत्ति दर के साथ अल्ट्राफास्ट इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी को सक्षम कर सकती है।" मैक्स प्लैंक के निदेशक क्लॉस रोपर्स कहते हैं: "हमारे नतीजे बताते हैं कि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी नैनोस्केल पर गैर-रेखीय ऑप्टिकल गतिशीलता की जांच के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त है। हम यह भी मानते हैं कि भविष्य में इलेक्ट्रॉन बीम के स्थानिक और लौकिक हेरफेर दोनों के लिए इस तकनीक के कई और अनुप्रयोग होंगे।

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64415.php