Методика улучшает точность нанометровых измерений

Университет Warwick и Quantic исследователи из Университета Хериот Ватт и Университета Глазго провели исследование оптического зондирования, которое могло бы значительно повысить точность измерения наноскопических структур.

Похоже на то, что фотоны попадают в светоделитель, согласно технике. (Image credit: University of Warwick)

QuantIC является частью Британской национальной программы квантовых технологий и является британским центром квантовой технологии в квантовой расширенной визуализации.

Исследователи использовали пары фотонов, которые являются важными компонентами энергии, составляющими свет, для разработки метода, который определяет толщину объектов, которые составляют менее 100 000-й ширины человеческого волоса.

В последней технике два почти одинаковых фотона обжигаются на компоненте, называемом светоделителем, и их последующее поведение контролируется – каждые 30 000 фотонов обнаруживаются каждую секунду и 500 млрд. При использовании в течение всего эксперимента.

Идентичные фотоны склонны «приятельствовать» и продолжать путешествовать вместе – результат мягкого эффекта квантовой интерференции. В результате этого новая разработка команды обеспечивает ту же стабильность и точность, что и современные однофотонные методы, которые из-за необходимого оборудования стоят дороже.

Предоставляя множество перспективных приложений, таких как исследования для лучшего понимания ДНК, клеточных мембран и даже контроля качества наноразмерных 2D-материалов толщиной одного атома, например графена, последнее исследование представляет собой значительное улучшение в отношении двух- фотонов с разрешением до 100 раз лучше.

Чтобы определить толщину прозрачного объекта (любого объекта, через который может легко проходить фотон), каждая пара одинаковых фотонов запускается по отдельным дорожкам:

  • В то время как Photon A продолжает проникать в светоделитель, фотон B замедляется прозрачным объектом до входа в тот же самый светоделитель.
  • Впоследствии регистрируется возможность выхода фотонов из светоделителя вместе, что позволяет ученым определить толщину пропускаемого прозрачного объекта Photon B.

Фотоны с большей вероятностью оставляют светоделитель отдельно, когда толщина образца увеличивается.

Д-р. Джордж Кони из Университета Университета Уорвика, который разработал теорию новой техники, сказал:

« Что действительно волнует эти результаты, так это то, что теперь мы можем исследовать объекты на наномасштабе с помощью оптического датчика, работающего на принципиально другом физическом эффекте .

« До сих пор так называемая двухфотонная интерференция не достигла такого большого разрешения, что означает, что мы застряли с некоторыми из недостатков установленных методов, основанных на однофотонной помехе, что требует более дорогой технологии, чем наша новая двухфотонная техника .

« Нам удалось добиться больших улучшений, настроив интерферометр на более чувствительный режим работы и устранив медленный дрейф путем многократного переключения образца на вход и выход .

« Преимущества непроницаемости для флуктуаций фазы и наличия большого динамического диапазона означают, что такие датчики, как наши, могут иметь большое влияние на биологическую визуализацию и связанные с ней исследования, которые он питает в ».

Профессор Даниэле Фаччио, соавтор Quantic и ведущий научный сотрудник по проекту, чья двухфотонная сенсорная технология была использована для создания данных:

« Результаты нашего сотрудничества с Университетом Уорвика предлагают широкий спектр потенциальных применений, включая исследования для лучшего понимания клеточных мембран и ДНК, а также контроль качества наноразмерных 2D-материалов толщиной одного атома, таких как как графен.

Мы рады продвигать квантовую визуализацию и помогать поддерживать позицию Великобритании в разработке новых квантовых технологий .

Science Advances опубликовал исследование под названием «Интерферометрия Хонг-Оу-Мандель» с разрешающей способностью.

Source link