ננוטכנולוגיה עכשיו - הודעה לעיתונות: גישור בין אור ואלקטרונים

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

עמוד הבית > חדשות ועדכונים > גישור בין אור ואלקטרונים

סכמטי של הניסוי. דפוסי אור מרחבי-זמניים לא ליניאריים במיקרו-תהודה מבוסס-שבב פוטוניים מווסתים את הספקטרום של אלומת אלקטרונים חופשיים במיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת. קרדיט Yang et al. DOI: 10.1126/science.adk2489

Schematic of the experiment. Nonlinear spatiotemporal light patterns in a photonic chip-based microresonator modulate the spectrum of a beam of free electrons in a transmission electron microscope.

קרדיט
Yang et al. DOI: 10.1126/science.adk2489

תקציר:
כאשר אור עובר דרך חומר, הוא מתנהג לעתים קרובות בדרכים בלתי צפויות. תופעה זו היא נושא לתחום מחקר שלם הנקרא "אופטיקה לא ליניארית", שכיום מהווה חלק בלתי נפרד מההתקדמות הטכנולוגית והמדעית מפיתוח לייזר ומטרולוגיה של תדר אופטי, ועד לאסטרונומיה של גלי כבידה ומדע מידע קוונטי.

מגשר בין אור ואלקטרונים

לוזאן, שוויץ | פורסם ב-12 בינואר, 2024

בנוסף, בשנים האחרונות ניתן לראות אופטיקה לא ליניארית המיושמת בעיבוד אותות אופטיים, טלקומוניקציה, חישה, ספקטרוסקופיה, זיהוי אור וריחוק. כל היישומים הללו כוללים מזעור של התקנים המפעילים אור בדרכים לא ליניאריות על גבי שבב קטן, מה שמאפשר אינטראקציות אור מורכבות בקנה מידה שבב.

כעת, צוות של מדענים ב-EPFL ובמכון מקס פלאנק הביא תופעות אופטיות לא-לינאריות למיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת (TEM), סוג של מיקרוסקופ המשתמש באלקטרונים להדמיה במקום באור. את המחקר הובילו פרופסור טוביאס ג'יי קיפנברג ב-EPFL ופרופסור קלאוס רופרס, מנהל מכון מקס פלנק למדעים רב-תחומיים. כעת הוא פורסם ב-Science.

בלב המחקר נמצאים "סוליטון קר", גלי אור שמחזיקים את צורתם ואת האנרגיה שלהם כשהם נעים דרך חומר, כמו גל גלישה בצורת מושלם הנוסע על פני האוקיינוס. מחקר זה השתמש בסוג מסוים של סוליטון קר הנקראים "מתפזרים", שהם פעימות אור יציבות ומקומיות שנמשכות עשרות פמטו-שניות (קוודריליונת השנייה) ונוצרת באופן ספונטני במיקרו-תהודה. סוליטונים מפוזרים של קר יכולים גם לקיים אינטראקציה עם אלקטרונים, מה שהפך אותם לחיוניים למחקר זה.

החוקרים יצרו סוליטונים מפוזרים של קר בתוך מיקרו-תהודה פוטוני, שבב זעיר הלוכד ומזרים אור בתוך חלל רפלקטיבי, ויוצר את התנאים המושלמים עבור הגלים הללו. "יצרנו דפוסי אור מרחבי-זמניים שונים במיקרו-תהודה המונעים על ידי לייזר גל מתמשך", מסביר חוקר EPFL Yujia Yang, שהוביל את המחקר. "תבניות האור הללו קיימו אינטראקציה עם אלומת אלקטרונים שעברה בשבב הפוטוני, והשאירו טביעות אצבע בספקטרום האלקטרונים."

באופן ספציפי, הגישה הדגימה את הצימוד בין אלקטרונים חופשיים לסוליטון קר מתפזרים, מה שאפשר לחוקרים לחקור דינמיקה של סוליטון בחלל המיקרו-תהודה ולבצע אפנון מהיר במיוחד של קרני אלקטרונים.

"היכולת שלנו ליצור סוליטונים מפוזרים של Kerr [DKS] ב-TEM מרחיבה את השימוש במסרקות תדר בסיס מיקרו-תהודה לטריטוריות שלא נחקרו", אומר קיפנברג. "האינטראקציה האלקטרון-DKS יכולה לאפשר מיקרוסקופ אלקטרונים מהיר במיוחד בקצב חזרות גבוה ומאיצי חלקיקים המוחזקים על ידי שבב פוטוני קטן."

רופרס מוסיף: "התוצאות שלנו מראות שמיקרוסקופ אלקטרונים יכולה להיות טכניקה רבת עוצמה לבדיקת דינמיקה אופטית לא ליניארית בקנה מידה ננו. טכניקה זו אינה פולשנית ומסוגלת לגשת ישירות לשדה התוך-חלל, המפתח להבנת פיזיקה אופטית לא ליניארית ולפיתוח מכשירים פוטוניים לא ליניאריים."

השבבים הפוטוניים יוצרו במרכז של MicroNanoTechnology (CMi) ובחדר הנקי של המכון לפיזיקה ב-EPFL. הניסויים נערכו במעבדת גטינגן למיקרוסקופיה אולטרה-מהירה של אלקטרונים (UTEM).

תורמים אחרים

מרכז EPFL למדע והנדסה קוונטית

####

לקבלת מידע נוסף, לחץ על כאן

ליצירת קשר:
מדיה צור קשר

ניק פפייג'וריו
אקול פוליטכניק הפדרלי דה לוזאן
משרד: 41-216-932-105
איש קשר למומחה

טוביאס ג'יי קיפנברג
EPFL
משרד: +41 21 693 44 28
@EPFL_iw
עוד על מהדורת חדשות זו

זכויות יוצרים © Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne

אם יש לך תגובה בבקשה צרו קשר שלנו.

מנפיקי מהדורות חדשות, לא 7th Wave, Inc. או Nanotechnology Now, אחראים בלעדית לדיוק התוכן.

הפוך: