Квантовый микроскоп смог разглядеть свет без помех

Профессор Техниона Идо Каминер и его команда совершили потрясающий прорыв в области квантовой физики: квантовый микроскоп, который регистрирует поток света, позволяя непосредственно наблюдать свет, захваченный внутри фотонного кристалла.

Их исследование "Когерентное взаимодействие между свободными электронами и фотонной полостью" было опубликовано в журнале Nature. Все эксперименты проводились с использованием уникального сверхбыстрого просвечивающего электронного микроскопа в Технион-Израильском технологическом институте. Микроскоп является новейшим и наиболее универсальным из всех, что существуют в научном мире.

"Мы разработали электронный микроскоп, который производит, во многих отношениях, лучшую оптическую микроскопию ближнего поля в мире. Используя наш микроскоп, мы можем изменить цвет и угол света, который освещает любой образец наноматериалов, и нанести на карту их взаимодействие с электронами, как мы продемонстрировали с фотонными кристаллами", - объяснил профессор Каминер. "Это первый раз, когда мы на самом деле можем видеть динамику света, когда он заперт в наноматериалах, а не полагаться на компьютерное моделирование", - добавил доктор Канпенг Ванг, постдок в группе и первый автор статьи.

Все эксперименты были выполнены на сверхбыстром просвечивающем электронном микроскопе в Лаборатории квантовой динамики электронов Роберта и Рут Магид, возглавляемой профессором Каминером. Он является преподавателем факультета электротехники Эндрю и Эрны Витерби и Института твердого тела, а также связан с Квантовым центром Хелен Диллер и Институтом нанотехнологий им. Рассела Берри. В исследовательскую группу также входят: доктор Канпенг Ван, Рафаэль Даан, Майкл Шенцис, доктор Ярон Кауфманн, Ади Бен-Хаюн, Ори Рейнхардт и Шай Цесес.

Этот прорыв, вероятно, повлияет на многочисленные потенциальные приложения, включая разработку новых квантовых материалов для хранения квантовых битов с большей стабильностью. Точно так же это может помочь улучшить четкость цветов на мобильных телефонах и других видах экранов.

"Это будет иметь еще более широкое влияние, когда мы исследуем более совершенные нано / квантовые материалы. У нас есть микроскоп с очень высоким разрешением, и мы начинаем исследовать следующие этапы", - уточнил профессор Каминер. "Например, самые современные в мире экраны используют технологию QLED, основанную на квантовых точках, что позволяет контролировать цветовой контраст с гораздо более высоким разрешением. Задача состоит в том, чтобы улучшить качество этих крошечных квантовых точек на больших поверхностях и сделать их более единообразными. Это улучшит разрешение экрана и цветовой контраст даже больше, чем современные технологии".

Ультрабыстрый просвечивающий электронный микроскоп в лаборатории AdQuanta профессора Каминера имеет ускоряющее напряжение от 40 кВ до 200 кВ (ускоряет электроны до 30-70% скорости света) и лазерную систему с импульсами менее 100 фемтосекунд при 40 Вт. Сверхбыстрый электронный трансмиссионный микроскоп представляет собой фемтосекундную установку накачки-зонда, которая использует световые импульсы для возбуждения образца и электронные импульсы для исследования переходного состояния образца. Эти электронные импульсы проникают в образец и отображают его. Включение многомерных возможностей в одну установку чрезвычайно полезно для полной характеристики наноразмерных объектов.

Напомним, ранее сообщалось, что физики впервые увидели слияние отдельных атомов.

Источник