می توان از دستگاه کریستال برای ساخت شتاب دهنده های ذرات ریز استفاده کرد

تصویری از کریستال های فوتونیک، موادی که می توانند نور را به دام انداخته و هدایت کنند

درباره این موضوعات بیشتر بدانید:


منبع: https://www.newscientist.com/article/2352863-crystal-device-could-be-used-to-build-tiny-particle-accelerators/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home

دستگاهی به اندازه تراشه می تواند نور فوق العاده شدیدی تولید کند که می تواند به ساخت ماشین های کوچک اشعه ایکس و شتاب دهنده های ذرات کمک کند.

فیزیک


4 ژانویه 2023

تصویری از کریستال های فوتونیک، موادی که می توانند نور را به دام انداخته و هدایت کنند

دستگاهی به اندازه میکرومتر که با پرتاب پرتوی الکترون به یک دال کریستالی نور تولید می‌کند، می‌تواند برای ساخت شتاب‌دهنده‌های ذرات ریز و ماشین‌های اشعه ایکس استفاده شود. یک تراشه می‌تواند سریع‌تر، ارزان‌تر و فشرده‌تر از شتاب‌دهنده‌های ذرات فعلی ساخته شود.

قابل توجه است که می توان از آن برای ساخت شتاب دهنده های ذرات ریز استفاده کرد پیر هوملهوف در دانشگاه ارلانگن-نورنبرگ آلمان. او می گوید که محققان می توانند از پالس های نور شدید برای شتاب بخشیدن به ذرات به جای برخورد با امواج مایکروویو استفاده کنند، همانطور که بیشتر رایج است.

توماس کراوس در دانشگاه یورک در بریتانیا می‌گوید که دستگاه جدید نه تنها می‌تواند گامی به سوی شتاب‌دهنده‌های ذرات ریز باشد، بلکه می‌تواند به سمت دستگاه‌های کوچک‌تر اشعه ایکس نیز باشد. اشعه ایکس اساساً امواج نوری با طول موج های بسیار کوتاه برای دیدن ما هستند. با تطبیق الگوی سیلیکونی و سرعت الکترون‌ها در دستگاه، ممکن است بتوان طول موج نور ساطع شده به اشعه ایکس را تغییر داد.

J. Joannopoulous/کتابخانه عکس علمی

از طریق Karmela Padavic-Callaghan

این نور کاربردهای بالقوه زیادی دارد، از طیف سنجی، که در آن نور به دانشمندان کمک می کند تا بیشتر در مورد ساختار داخلی مواد مختلف، تا ارتباطات مبتنی بر نور بیاموزند.

از مدل‌های ریاضی، محققان می‌دانستند که می‌توانند برهمکنش‌های بین کریستال و الکترون‌ها را با افزودن الگویی به اولی افزایش دهند، بنابراین شبکه‌ای از فرورفتگی‌های دایره‌ای را در آن حک کردند که هر کدام حدود 100 نانومتر عرض داشتند. نور و الکترون‌ها معمولاً برهمکنش زیادی ندارند، اما مهندسی انرژی و تکانه نور برای مطابقت با الکترون‌ها امکان برهم‌کنش‌های غیرعادی بزرگ بین این دو را فراهم می‌کند. یانگ می‌گوید این روش تطبیق به طور بالقوه می‌تواند انتشار نور را تا یک میلیون برابر افزایش دهد.

ساخته شده توسط یی یانگ در دانشگاه هنگ کنگ و همکارانش در موسسه فناوری ماساچوست، دستگاه جدید شامل یک قطعه سیلیکونی خاص به نام کریستال فوتونی، یک میکروسکوپ الکترونی روبشی اصلاح شده است که پرتوی از الکترون ها را به سمت آن پرتاب می کند و دستگاهی که نور ساطع شده این مجموعه از میدان‌های الکترومغناطیسی که الکترون‌ها را در حین حرکت احاطه کرده‌اند، استفاده می‌کند، که می‌تواند ذرات باردار در مواد مجاور – در این مورد، کریستال فوتونیک – را تحریک کرده و نور ساطع کند.

«وقتی از پزشک خود عکس‌برداری اشعه ایکس می‌گیرید، این یک دستگاه بزرگ است. اکنون می‌توانیم تصور کنیم که این کار را با یک منبع نور کوچک، روی یک تراشه انجام دهیم.» این می تواند فناوری اشعه ایکس را برای مراکز پزشکی کوچک یا از راه دور قابل دسترس تر کند یا آن را برای استفاده توسط اولین واکنش دهنده ها در صورت بروز حادثه قابل حمل کند.

توسط احمد گل کار

احمد گل کار