ส่องแสงในระดับนาโน

นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาสามารถเปิดเผยข้อมูลแถบแสงและอิเล็กทรอนิกส์ระดับนาโนของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ 2 มิติ โดยใช้แสงที่มองเห็นได้ ด้วยการใช้เทคนิคการโฟกัสแบบไฮเปอร์โฟกัสที่พวกเขาพัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้ ทีมงานสามารถก้าวข้ามขีดจำกัดการเลี้ยวเบนของแสงที่มองเห็นได้เพื่อให้ได้ความละเอียดเพียงไม่กี่นาโนเมตร พวกเขากล่าวว่าเทคนิคนี้สามารถช่วยระบุคุณสมบัติระดับนาโน

ของวัสดุ 2 มิติ

และ 3 มิติ เพื่อปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการเร่งปฏิกิริยา เลนส์ควอนตัม และนาโนอิเล็กทรอนิกส์ วัสดุ 2D และ 3D ขั้นสูง เช่น ท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว ถือเป็นอนาคตที่ดีสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคหน้า ในการใช้งาน คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และทางแสงของวัสดุเหล่านี้

ได้รับอิทธิพลจากสภาพแวดล้อม เช่น ข้อบกพร่องเฉพาะที่ ความเครียด การคัดแยกด้วยอิเล็กทริก และผลกระทบทางควอนตัมที่สามารถเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพได้ การกำหนดลักษณะของรายละเอียดระดับนาโนที่ทำให้เกิดปัญหาเหล่านี้อาจเป็นเรื่องที่ท้าทาย แต่เนื่องจากสีและคุณสมบัติทางแสง

ของวัสดุนาโนเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ เทคนิคที่เรียกว่าการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมอาจช่วยแก้ปัญหาได้การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมจะวิเคราะห์สเปกตรัมของทุกพิกเซลในฉากในแถบความยาวคลื่นต่างๆ รายละเอียดแม่เหล็กไฟฟ้านี้สามารถใช้เพื่อรับข้อมูล

ได้ทุกประเภท สำหรับวัสดุระดับนาโน ประสบความสำเร็จในการใช้เทคนิคดังกล่าวกับความยาวคลื่นของแสงที่อยู่นอกช่วงที่มองเห็นได้ การขยายเทคนิคเหล่านี้ไปยังสเปกตรัมที่มองเห็นได้อาจทำให้สามารถตรวจสอบได้โดยตรงมากขึ้นและลดความซับซ้อนของเทคนิค โดยไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดแสง

อธิบายว่าเมื่อแสงเคลื่อนที่ไปตามใยแก้วนำแสงที่เรียวยาว ความยาวคลื่นของมันจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น เมื่อถึงจุดสิ้นสุดของใยแก้วนำแสง ความยาวคลื่นจะตรงกับความยาวคลื่นของคลื่นความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในเส้นลวดนาโนเงิน อิเล็กตรอนอิสระบนเส้นลวดนาโนเงินจะถูกขับเคลื่อนด้วยพลังงาน

ของแสง

และเริ่มสั่น จากนั้นอิเล็กตรอนเหล่านี้จะนำพาพลังงานไปตามพื้นผิวของเส้นลวดเงินนาโน Liu กล่าวว่าคุณสามารถจินตนาการได้ว่านี่เป็นเหมือนคลื่นในมหาสมุทรที่ถูกขับเคลื่อนด้วยพลังงานของลม ที่ส่วนท้ายของเส้นลวดนาโน จะเกิดจุดแสงขึ้น “เหมือนคลื่นที่เข้ามาในอ่าวและรูปร่างที่เรียวแหลมของมัน

ทำให้เกิดสึนามิ” Liu กล่าวเสริมทั้งหมดนี้หมายความว่าความละเอียดที่เป็นไปได้ไม่ได้ถูกจำกัดด้วยความยาวคลื่นของแสงอีกต่อไป “เราใช้คลื่นอิเล็กตรอนในการนำพาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แทนที่จะเป็นโฟตอนของแสง” Liu อธิบาย “ตอนนี้ความยาวคลื่นสุดท้ายถูกจำกัดโดยความยาวคลื่นของอิเล็กตรอน 

ซึ่งสั้นมาก: ระดับนาโนเมตร”ในงานล่าสุดของพวกเขาที่อธิบายไว้นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าการใช้เทคนิคการโฟกัสแบบพิเศษนี้ พวกเขาสามารถบรรลุความละเอียดเชิงพื้นที่ 6 นาโนเมตร โดยใช้ความยาวคลื่นอินฟราเรดใกล้ที่มองเห็นได้ (415–980 นาโนเมตร) ในขณะที่ตรวจสอบท่อนาโนคาร์บอน

ที่มีผนัง

ชั้นเดียว สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสามารถระบุลักษณะรายละเอียดระดับนาโน และโครงสร้างแถบไฟฟ้า

“เราแสดงให้เห็นสี แต่จริงๆ แล้วสีนั้นถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุ” Liu อธิบาย “ดังนั้น สิ่งที่เราอยากจะบอกก็คือ มันสามารถมองเห็นโครงสร้างแถบไฟฟ้าได้” นั่นคือการเปลี่ยนผ่าน

ระหว่างโครงสร้างวงดนตรีต่างๆ: ช่องว่างของวงดนตรีเหล่านั้นมีขนาดใหญ่เพียงใดความสามารถในการระบุลักษณะรายละเอียดระดับนาโนดังกล่าว ซึ่งตรงข้ามกับประสิทธิภาพระดับโลกของวัสดุ 2 มิติและ 3 มิติ จะช่วยในการพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงและเทคนิคใหม่ ๆ เช่น ทวิโทรนิกส์ Liu กล่าว 

ตอนนี้เขาและเพื่อนร่วมงานกำลังพยายามดูว่าจะสามารถขยายความละเอียดให้ต่ำถึง 1 นาโนเมตรได้หรือไม่ขั้นสูง ด้วยความยาวคลื่นไม่กี่ร้อยนาโนเมตร การใช้แสงที่มองเห็นเพื่อให้ได้ข้อมูลจากลักษณะเฉพาะที่มีขนาดเพียงไม่กี่นาโนเมตรเป็นเรื่องยาก ในกรณีดังกล่าว พลังงาน “พิเศษ” 

ของระบบจะมาจากเครื่องมือวัดเอง เช่นเดียวกับในกรณีคลาสสิก การวัดจะลดค่าเอนโทรปีและสร้างแหล่งพลังงานที่ “สามารถเปลี่ยนเป็นงานได้โดยเครื่องยนต์” ในมาดริด ประเทศสเปน อธิบาย แต่สำหรับปีศาจคลาสสิกของแมกซ์เวลล์แล้ว มันคือ “อ่างความร้อน” ของสภาพแวดล้อมโดยรอบที่ถูกขุดขึ้นมา

เพื่อผลิตผลงานชิ้นนี้ ในกรณีของควอนตัมนั้นไม่มีอ่างความร้อนที่แท้จริง – เป็นเพียงแหล่งกักเก็บพลังงานของเครื่องมือวัด ซึ่งกลายเป็นคู่กับควอนตัม ระบบโดยการวัด “คุณสามารถมองว่าการวัดเป็นแบตเตอรี่ที่ส่งพลังงานแบบสุ่ม (คล้ายเสียงรบกวน)” กล่าวของมหาวิทยาลัยเอาก์สบวร์กในเยอรมนี 

รากเหง้านี้เป็นผลมาจากความสัมพันธ์ที่ไม่แน่นอนระหว่างเวลาและพลังงาน ในช่วงเวลาจำกัดของระบบควอนตัมและเครื่องมือวัด (เมื่อทำการวัด) จะมีเสียงควอนตัมในพลังงานที่ปล่อยให้รั่วไหลเข้าไปในระบบ

บิตร้อนหลักการนี้สามารถใช้เพื่อดึงพลังงานเข้าสู่ระบบควอนตัมโดยการวัดบนมัน 

แนวคิดคือระบบควอนตัม ซึ่งเป็นควอนตัมบิตง่ายๆ ซึ่งสามารถดำรงอยู่ได้ในสองสถานะ เชื่อมโยงกับระบบบางอย่างที่สามารถทำงานได้ คิวบิตถูกเตรียมขึ้นจากการซ้อนทับของสถานะ และจากนั้นทำการวัดสถานะของมัน คุณสามารถเพิ่มพลังงานเฉลี่ยของมันได้ คุณสามารถพูดได้ว่าดูเหมือนว่าจะ “ร้อนขึ้น” 

จากนั้นสามารถแตะความร้อนเพื่อทำงาน: มันคือ “เครื่องยนต์ควอนตัม” ในปี 2554 ซึ่งทำงานร่วมกับได้แสดงให้เห็นว่าตามทฤษฎีแล้ว การวัดตำแหน่งของอนุภาคควอนตัมเดี่ยวซ้ำๆ กัน ในที่สุดสามารถขับเคลื่อนอนุภาคควอนตัมให้อยู่ในสถานะที่สอดคล้องกับ “อุณหภูมิอนันต์” ซึ่งหมายความว่าระบบครอบครองสถานะพลังงานทั้งหมดด้วย ความน่าจะเป็นเท่ากัน

credit: sellwatchshop.com kaginsamericana.com NeworleansCocktailBlog.com coachfactoryoutletswebsite.com lmc2web.com thegillssell.com jumpsuitsandteleporters.com WagnerBlog.com moshiachblog.com