แผนผังของแสงอินฟราเรดกลายเป็นเลเซอร์อัลตราไวโอเลตเพื่อศึกษาเพชร
เครดิตภาพ: กลุ่ม Steven Burrows/Murnane และ Kapteyn
เพชรอยู่ตลอดไปและพวกเขาเป็นเพื่อนที่ดีที่สุดของผู้หญิง พวกเขายังเป็นหนึ่งในประเภทของวัสดุที่รู้จักกันในชื่อเซมิคอนดักเตอร์ Ultrawide-bandgap สิ่งเหล่านี้ถูกมองว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นต่อไปเนื่องจากสามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นทำงานที่ความถี่สูงกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าการออกแบบซิลิกอนแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตามปัญหาหนึ่งคือว่าการชาร์จไฟฟ้าและการเคลื่อนย้ายความร้อนในเพชรเป็นวิธีที่เข้าใจได้ไม่ดี ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนากล้องจุลทรรศน์ที่ใช้เลเซอร์ซึ่งอนุญาตให้พวกเขาศึกษาสิ่งนี้ในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน
และวัสดุที่คล้ายกันมีคุณภาพที่จะโปร่งใสในแสงที่มองเห็นและอินฟราเรด ในการศึกษาการเคลื่อนที่ของอนุภาคในนั้นจำเป็นต้องใช้แสงที่มีพลังมากขึ้น: แสงอัลตราไวโอเลต ทีมต้องกำหนดวิธีในการสร้างเลเซอร์อัลตราไวโอเลตแบบลึกที่จะส่งมอบพลังงานและความแม่นยำที่จำเป็น มันจำเป็นต้องสร้างรูปแบบความร้อนระดับนาโนบนพื้นผิววัสดุโดยไม่ต้องเปลี่ยนวัสดุเอง
ในการทำเช่นนั้นทีมเริ่มต้นด้วยการอินฟราเรดใกล้ด้วยความยาวคลื่นแสง 800 นาโนเมตร (เพียงที่ขอบของวิสัยทัศน์ของเรา) พวกเขาส่องผ่านผลึกที่ไม่ใช่เชิงเส้นและเปลี่ยนพลังงานเพื่อให้ถึงความยาวคลื่นที่สั้นลงและสั้นลงในที่สุดก็ไปถึงอัลตราไวโอเลตลึก (200 นาโนเมตร) ทีมต้องผ่านกระบวนการทดลองใช้และข้อผิดพลาดในการจัดแนวแสงผ่านผลึกต่อเนื่องสามตัวเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่หวัง
“ เราระดมสมองการทดลองใหม่เพื่อขยายสิ่งที่ห้องปฏิบัติการของเราสามารถศึกษาได้” เอ็มม่าเนลสันผู้เขียนนำจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์กล่าวใน Aคำแถลง- "ใช้เวลาไม่กี่ปีในการทดลองทำงานในระหว่างการระบาดใหญ่ แต่เมื่อเรามีการตั้งค่าเราสามารถสร้างรูปแบบในระดับที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนบนโต๊ะ"
ทีมใช้คานสองลำเพื่อสร้างตะแกรงการเลี้ยวเบนบนพื้นผิวของวัสดุ ความยาวคลื่นมีขนาดเล็กมากจนทำให้ความแม่นยำระดับนาโนที่จำเป็นสำหรับการสังเกต พวกเขาสามารถวัดความร้อนอิเล็กตรอนและคลื่นกลเคลื่อนผ่านวัสดุเช่นทองคำและเพชรได้อย่างไรตรวจสอบการสังเกตด้วยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์
“ การเห็นการทดลองและสอดคล้องกับแบบจำลองที่เราสร้างขึ้นนั้นเป็นความโล่งใจและเป็นเหตุการณ์สำคัญที่น่าตื่นเต้น” เนลสันกล่าวเสริม
ทีมค้นพบว่าการขนส่งความร้อนระดับนาโนไม่ได้ไหลอย่างต่อเนื่องอย่างต่อเนื่อง แต่อาจเป็นพฤติกรรมของขีปนาวุธหรือมีผลกระทบอุทกพลศาสตร์บางอย่าง ซึ่งหมายความว่ามันสามารถเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงโดยไม่กระจัดกระจายหรือแพร่กระจายเหมือนน้ำไหลผ่านช่องทาง
ตอนนี้ทีมกำลังวางแผนที่จะปรับปรุงกล้องจุลทรรศน์เลเซอร์ต่อไปและศึกษาวัสดุที่อาจเกิดขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นต่อไป
การศึกษาถูกตีพิมพ์ในใช้การทบทวนทางกายภาพ-
