في وقت سابق أظهرنا لدينا
fablab ومختبر النظم الفيزيائية الإلكترونية . يمكنك اليوم الاطلاع على المختبر البصري لكلية الفيزياء والتكنولوجيا بجامعة ITMO.
في الصورة: نانوليتوغراف ثلاثي الأبعادينتمي مختبر المواد الكمومية المنخفضة الأبعاد إلى مركز أبحاث المواد
النانوية والمواد الأولية (
MetaLab ) على أساس
كلية الفيزياء والتكنولوجيا .
يقوم موظفوها
بدراسة خصائص
الجسيمات شبه الجسيمية: البلازمونات ، والإكسيتونات ، والبوليتونات. ستتيح هذه الدراسات إنشاء أجهزة كمبيوتر بصرية وكمية كاملة. ينقسم المختبر إلى عدة مجالات عمل تغطي جميع مراحل العمل بمواد كمومية منخفضة الأبعاد: إعداد العينات وتصنيعها وتوصيفها والدراسات البصرية.
المنطقة الأولى مجهزة بكل ما هو ضروري لإعداد عينات من
المواد metamaterials .
يتم تثبيت منظف بالموجات فوق الصوتية لتنظيفها ، ولضمان التشغيل الآمن مع الكحول ، تم تجهيز غطاء قوي هنا. يتم تسليم بعض المواد البحثية لنا من قبل المختبرات الشريكة في فنلندا وسنغافورة والدنمارك.
لتعقيم العينات في الغرفة هي خزانة تجفيف BINDER FD Classic.Line. تحافظ عناصر التسخين الموجودة بداخلها على درجة حرارة تتراوح من 10 إلى 300 درجة مئوية. لديه واجهة USB لمراقبة درجة الحرارة المستمرة طوال التجربة.
يستخدم موظفو المعمل أيضًا هذه الكاميرا لإجراء اختبارات التحمل واختبارات اختبار تقدم العمر. مثل هذه التجارب ضرورية لفهم كيفية سلوك المواد والأجهزة في ظل ظروف معينة: قياسية ومتطرفة.
تم تركيب نانوغراف ثلاثي الأبعاد في غرفة مجاورة. يتيح لك تصنيع هياكل ثلاثية الأبعاد بحجم عدة مئات من النانومتر.
يعتمد مبدأ عملها على ظاهرة بلمرة الفوتون. في الواقع ، إنها طابعة ثلاثية الأبعاد تستخدم الليزر لتكوين كائن من البوليمر السائل. يصلب البوليمر فقط عند النقطة التي يركز عليها شعاع الليزر.
في الصورة: نانوليتوغراف ثلاثي الأبعاد
على عكس أساليب الطباعة الحجرية القياسية التي يتم استخدامها لإنشاء معالجات والعمل مع طبقات رقيقة من المواد ، فإن طريقة بلمرة الفوتون تسمح لك بإنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد معقدة. على سبيل المثال ، هذه هي:
يتم استخدام غرفة المختبر التالية للتجارب البصرية.
هناك طاولة بصرية كبيرة بطول ما يقرب من عشرة أمتار ، مليئة العديد من المنشآت. العناصر الرئيسية لكل تركيب هي مصادر الإشعاع (الليزر والمصابيح) ، الطيف ، المجاهر. تحتوي إحدى المجاهر على ثلاث قنوات بصرية في آن واحد - العلوي والجانبي والسفلي.
يمكن استخدامه لقياس ليس فقط أطياف الإرسال والتفكير ، ولكن أيضًا الانتثار. هذا الأخير يعطي معلومات غنية جدا عن الكائنات النانوية ، على سبيل المثال ، الخصائص الطيفية وأنماط الإشعاع من nanoantennas.
في الصورة: تأثير تناثر الضوء على جزيئات السيليكونتوجد جميع المعدات على طاولة مع نظام قمع الاهتزاز واحد. يمكن إرسال إشعاع أي ليزر إلى أي من النظم البصرية والمجاهر مع عدد قليل من المرايا ومواصلة البحث.
يتيح ليزر الغاز ذي الطيف الضيق للغاية إجراء تجارب
رامان الطيفية . يركز شعاع الليزر على سطح العينة ، ويتم تسجيل طيف الضوء المبعثر بواسطة مطياف.
الأطياف تظهر خطوط ضيقة المقابلة لنثر الضوء غير المرن (مع تغيير في الطول الموجي). توفر هذه القمم معلومات عن التركيب البلوري للعينة ، وأحيانًا عن تكوين الجزيئات الفردية.
يتم تثبيت ليزر فيمتوثانية أيضًا في الغرفة. إنها قادرة على توليد نبضات قصيرة جدًا من الإشعاع الليزري (100 فمتوثانية - جزء من عشرة تريليونات من الثانية) بقوة كبيرة. نتيجة لذلك ، سنحصل على فرصة لدراسة التأثيرات البصرية غير الخطية: توليد الترددات المضاعفة والظواهر الأساسية الأخرى التي يتعذر الوصول إليها في الظروف الطبيعية.
ناظم البرد لدينا هو أيضا في المختبر. يسمح القياسات البصرية مع نفس مجموعة المصادر ، ولكن في درجات حرارة منخفضة تصل إلى سبعة كلفن ، أي ما يقرب من -266 درجة مئوية.
في ظل هذه الظروف ، يمكن ملاحظة عدد من الظواهر الفريدة ، على وجه الخصوص ، وضع الاقتران القوي للضوء مع المادة ، عندما يكون الفوتون والإكسيتون (زوج ثقب الإلكترون) جسيمًا واحدًا - إلكترون الإكسيتون. تتمتع Polaritons بفرص كبيرة في مجالات الحوسبة الكمومية والأجهزة ذات التأثيرات غير الخطية القوية.
في الصورة: مجهر التحقيق INTEGRAفي الغرفة الأخيرة من المختبر ، وضعنا أجهزتنا التشخيصية -
مجهر إلكترون مسح ومجهر مسبار المسح . الأول يتيح لك الحصول على صورة لسطح كائن ذي دقة مكانية عالية والتحقيق في التركيب والبنية والخصائص الأخرى للطبقات السطحية لكل مادة. للقيام بذلك ، يقوم بمسحها باستخدام حزمة موجزة من الإلكترونات المشتتة بواسطة الجهد العالي.
يفعل مجهر مجس المسح نفس الشيء مع مجس يمسح سطح عينة. في هذه الحالة ، من الممكن الحصول في وقت واحد على معلومات حول "المشهد" لسطح العينة وعن خصائصها المحلية ، على سبيل المثال ، القدرة الكهربائية والمغنطيسية.
في الصورة: مسح المجهر الإلكتروني S50 (EDAX)تساعدنا هذه الأدوات في توصيف العينات لمزيد من الدراسات البصرية.
مشاريع وخطط
أحد المشاريع الرئيسية للمختبر هو
دراسة الحالات المختلطة للضوء والمادة في المواد الكمية - بولاريتون الإكسيتون المذكورة أعلاه. يخصص عملاق من وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي لهذه الموضوعات. يرأس المشروع عالم رائد من جامعة شيفيلد ، موريس شكولنيك. يقوم أنتون ساموسيف بالعمل التجريبي في المشروع ، ويقود الجزء النظري أستاذ بكلية الفيزياء والتكنولوجيا إيفان شليخ.
يستكشف موظفو المختبر أيضًا طرقًا لنقل المعلومات باستخدام solitons. Solitons هي موجات لا تتأثر بالتشتت. نتيجة لهذا ، فإن الإشارات المرسلة باستخدام solitons لا "تمويه" أثناء انتشارها ، مما يسمح بزيادة السرعة ومدى الإرسال.
في بداية عام 2018 ، قدم علماء من جامعتنا وزملاء من الجامعة في فلاديمير نموذجًا لجهاز ليزر تيراهيرتز ذي الحالة الصلبة. خصوصية التطور هو أن إشعاع تيراهيرتز لا "يتأخر" بسبب الأشياء المصنوعة من الخشب والبلاستيك والسيراميك. بسبب هذه الخاصية ، سيتم استخدام الليزر في مناطق فحص الركاب والأمتعة للبحث السريع عن الأشياء المعدنية. مجال آخر للتطبيق هو استعادة الأعمال الفنية القديمة. سيساعد النظام البصري في الحصول على صور مخبأة تحت طبقات من الطلاء أو السيراميك.
خططنا هي تزويد المختبر بمعدات جديدة من أجل إجراء دراسات أكثر تعقيدًا. على سبيل المثال ، لشراء ليزر فيمتوثانية قابل للضبط ، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في نطاق المواد قيد الدراسة. سيساعد ذلك في المهام المرتبطة
بتطوير رقائق الكم لأنظمة الحوسبة من الجيل التالي.
كيف تعمل جامعة ITMO وكيف تعيش: