Công nghệ nano hiện nay - Thông cáo báo chí: Kết nối ánh sáng và điện tử

Được xuất bản lại bởi Plato

Người theo dõi: 0

Trang Chủ > Ấn Bản > Cầu nối ánh sáng và điện tử

Sơ đồ thí nghiệm. Các mẫu ánh sáng không gian thời gian phi tuyến trong bộ cộng hưởng vi mô dựa trên chip quang tử điều chỉnh quang phổ của chùm electron tự do trong kính hiển vi điện tử truyền qua.

TÍN DỤNG
Yang và cộng sự. 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.

TÍN DỤNG
Yang và cộng sự. DOI: 10.1126/science.adk2489

Tóm tắt:
Khi ánh sáng đi qua một vật liệu, nó thường hành xử theo những cách không thể đoán trước được. Hiện tượng này là chủ đề của toàn bộ lĩnh vực nghiên cứu gọi là “quang học phi tuyến”, hiện nay là một phần không thể thiếu đối với những tiến bộ khoa học và công nghệ từ phát triển laser và đo tần số quang học, đến thiên văn học sóng hấp dẫn và khoa học thông tin lượng tử.

Cầu nối ánh sáng và điện tử

Lausanne, Thụy Sĩ | Đăng ngày 12 tháng 2024 năm XNUMX

Ngoài ra, những năm gần đây đã chứng kiến quang học phi tuyến được ứng dụng trong xử lý tín hiệu quang, viễn thông, cảm biến, quang phổ, phát hiện ánh sáng và đo khoảng cách. Tất cả các ứng dụng này đều liên quan đến việc thu nhỏ các thiết bị điều khiển ánh sáng theo cách phi tuyến trên một con chip nhỏ, cho phép tương tác ánh sáng phức tạp ở quy mô chip.

Giờ đây, một nhóm các nhà khoa học tại EPFL và Viện Max Plank đã đưa hiện tượng quang học phi tuyến vào kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), một loại kính hiển vi sử dụng các điện tử để chụp ảnh thay vì ánh sáng. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Giáo sư Tobias J. Kippenberg tại EPFL và Giáo sư Claus Ropers, Giám đốc Viện Khoa học đa ngành Max Planck. Bây giờ nó đã được xuất bản trên tạp chí Khoa học.

Trọng tâm của nghiên cứu là “Kerr soliton”, các sóng ánh sáng giữ nguyên hình dạng và năng lượng khi chúng di chuyển qua một vật liệu, giống như một làn sóng lướt sóng có hình dạng hoàn hảo truyền qua đại dương. Nghiên cứu này sử dụng một loại soliton Kerr đặc biệt gọi là “tiêu tan”, là những xung ánh sáng ổn định, cục bộ kéo dài hàng chục femto giây (một phần triệu triệu giây) và hình thành một cách tự phát trong bộ cộng hưởng vi mô. Soliton Kerr phân tán cũng có thể tương tác với các electron, điều này khiến chúng trở nên quan trọng đối với nghiên cứu này.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra các soliton Kerr tiêu tán bên trong một bộ cộng hưởng quang tử vi mô, một con chip nhỏ có chức năng bẫy và luân chuyển ánh sáng bên trong một khoang phản xạ, tạo ra điều kiện hoàn hảo cho những sóng này. Yujia Yang, nhà nghiên cứu của EPFL, người đứng đầu nghiên cứu, giải thích: “Chúng tôi đã tạo ra nhiều kiểu ánh sáng không gian, thời gian phi tuyến khác nhau trong bộ cộng hưởng vi mô được điều khiển bởi tia laser sóng liên tục”. “Những mẫu ánh sáng này tương tác với một chùm electron đi qua chip quang tử và để lại dấu vết trong quang phổ electron.”

Cụ thể, phương pháp này đã chứng minh sự kết hợp giữa các electron tự do và soliton Kerr tiêu tán, cho phép các nhà nghiên cứu thăm dò động lực học soliton trong khoang cộng hưởng vi mô và thực hiện điều chế chùm tia điện tử cực nhanh.

Kippenberg cho biết: “Khả năng tạo ra soliton Kerr tiêu tán [DKS] trong TEM của chúng tôi mở rộng việc sử dụng các lược tần số cơ sở cộng hưởng vi mô đến các vùng lãnh thổ chưa được khám phá”. “Tương tác electron-DKS có thể cho phép kính hiển vi điện tử cực nhanh tốc độ lặp lại cao và máy gia tốc hạt được cung cấp năng lượng bởi một con chip quang tử nhỏ.”

Ropers cho biết thêm: “Kết quả của chúng tôi cho thấy kính hiển vi điện tử có thể là một kỹ thuật mạnh mẽ để thăm dò động lực quang học phi tuyến ở cấp độ nano. Kỹ thuật này không xâm lấn và có thể truy cập trực tiếp vào trường nội bào, chìa khóa để hiểu vật lý quang học phi tuyến và phát triển các thiết bị quang tử phi tuyến.”

Các chip quang tử được chế tạo tại Trung tâm Công nghệ MicroNano (CMi) và Phòng sạch của Viện Vật lý tại EPFL. Các thí nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Kính hiển vi điện tử truyền qua cực nhanh (UTEM) Göttingen.

Những người đóng góp khác

Trung tâm Khoa học và Kỹ thuật Lượng tử EPFL

####

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng bấm vào tại đây

Liên hệ:
Phương tiện truyền thông Liên hệ

Nik Papageorgiou
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Văn phòng: 41-216-932-105
Liên hệ với chuyên gia

Tobias J. Kippenberg
EPFL
Văn phòng: +41 21 693 44 28
@EPFL_vi
Thông tin thêm về bản tin này

Nếu bạn có một bình luận, xin vui lòng Liên hệ chúng tôi.

Các tổ chức phát hành tin tức, không phải 7th Wave, Inc. hay Nanotech Now, chỉ chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung.

Bookmark: