15:17 2024-02-08 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Fabricarea cu laser a rezoluției spațiale care se apropie de limita cuantică

_ Se apropie producția cu laser a rezoluției spațiale limită cuantică

De la primele demonstrații ale laserului femtosecunde ca instrument de procesare tridimensional (3D), au fost fabricate microdispozitive cu funcții optice, electronice, mecanice și magnetice interesante, prin care concepte noi din fotonica cuantică 3D sunt activate circuite integrate pentru micro-roboți inteligenți.

În ultimul deceniu, s-au depus multe eforturi în acest domeniu pentru îmbunătățirea rezoluției spațiale de producție și au fost raportate câteva zeci de dimensiuni ale caracteristicilor nanometrice pe baza absorbției multifotonice, epuizarea emisiilor de stimulare, îmbunătățirea câmpului apropiat indusă de câmp îndepărtat și efecte de legare chimică induse de fotoexcitare. Cu toate acestea, aplicațiile avansate, cum ar fi tranzistoarele cu un singur electron, emițătorii cu un singur foton (SPE), memoria cu un singur atom sau dispozitivele cu biți cuantici, necesită o rezoluție spațială de producție mai mare (mai puțin de 10 nm, cu mult peste limita de difracție optică).

Într-o nouă lucrare publicată în Light Science & Application, o echipă de oameni de știință, condusă de profesorul Hongbo Sun de la State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instrument, Tsinghua University, Beijing, China , iar colegii de muncă au propus și au demonstrat experimental producția la scară apropiată de atom, folosind o metodă de urmărire și blocare a pragului (TTL), prin care sunt realizate dimensiuni ale caracteristicilor de < 5 nm, ~ λ/100, care se apropie de limita cuantică .

Prin această abordare, cercetătorii ar putea realiza fabricarea cu randament aproape unitar a surselor de un singur foton, cu o precizie de poziție ridicată și o deteriorare minimă a rețelei. Aceste surse de fotoni unici prezintă luminozitate ridicată, puritate ridicată a emisiilor și stabilitate ridicată.

Această producție cu laser la scară apropiată de atom reprezintă un pas semnificativ înainte în tehnologiile fotonice cuantice scalabile. Oamenii de știință sintetizează principiul tehnologiei TTL:

„Ideea este de a folosi impulsurile laser suplimentare (lumina sondei) pentru a urmări cu precizie dacă există daune la scară atomică sau aproape atomică sub impulsul inițial (lumina de fabricare) . Pragul de deteriorare intrinsecă a materialului țintă este blocat cu precizie. Merită menționat că această metodă de feedback nu depinde de sensibilitatea de detectare a instrumentului și poate bloca cu precizie pragul de deteriorare intrinsecă a materialului țintă pentru fabricarea laser la scară nanometrică."

„Am demonstrat că precizia de fabricație a laserului în această lucrare a atins limita cuantică, care este o nouă piatră de hotar după limita de difracție optică. Când energia laserului se apropie de pragul de deteriorare la scară aproape atomică, laserul ablația atomilor individuali nu are loc neapărat în centrul geometric al punctului focalizat."

"Aceasta se datorează faptului că, în această stare limită, gradientul furnizat de energia laser (partea de sus a distribuției gaussiene) va fi foarte plat. Regiunea de defalcare definită de gradientul de energie laser va eșua, iar ablația atomică locală va avea loc aleatoriu într-o anumită regiune (~ câțiva nanometri, valoarea specifică este legată de materialul țintă), care va fi dominată de fluctuațiile de poziție și energie. de electroni locali, mai degrabă decât panta densității de putere a laserului incident.”

„Prin tehnologia TTL, s-ar putea realiza producția cu randament aproape unitar a surselor de un singur foton cu precizie de poziționare la scară nanometrică. Între timp, aceste surse unice de fotoni prezintă proprietăți excelente, inclusiv luminozitate ridicată (emițând aproape zece milioane de fotoni pe secundă), puritate ridicată a emisiilor și stabilitate ridicată."

"Acest rezultat sugerează potențialul ridicat de aproape zece milioane de fotoni pe secundă". fabricarea laser la scară atomică pentru aplicarea dispozitivelor cuantice."

(Fluierul)

Inapoi