الجمع بين تقنيتين حصدتا جائزة نوبل: تقنية الرقائق الدقيقة الجديدة
ابتكر الفيزيائيون في جامعة دلفت للتكنولوجيا شريحة ميكروية باستخدام مزيج فريد من تقنيتين حائزتين على جائزة نوبل، وهما المحاصرة البصرية وأمشاط التردد. تستخدم هذه الشريحة الجديدة، وهي بسيطة ومنخفضة الطاقة، اهتزازات صوتية لقياس المسافات بدقة عالية في المواد غير الشفافة، مع تطبيقات محتملة في التنقيب تحت الماء، والتصوير الطبي، ومراقبة المناخ.
طور الفيزيائيون في جامعة دلفت للتكنولوجيا تقنية جديدة على رقاقة دقيقة من خلال الجمع بين طريقتين حائزتين على جائزة نوبل لأول مرة. هذه الرقاقة قادرة على قياس المسافات بدقة في المواد، والتي يمكن أن يكون لها تطبيقات في مجالات مثل القياس تحت الماء والتصوير الطبي.
قد تكون التقنية الجديدة، التي تستخدم اهتزازات الصوت بدلاً من الضوء، مفيدة في الحصول على قياسات عالية الدقة للموضع في المواد غير الشفافة. يمكن أن يؤدي هذا الاختراق إلى تطوير طرق جديدة لرصد مناخ الأرض وصحة الإنسان. نُشرت النتائج في مجلة Nature Communications .
تكنولوجيا بسيطة ومنخفضة الطاقة
تتكون الرقاقة بشكل أساسي من صفيحة خزفية رفيعة على شكل الترامبولين. هذا الترامبولين مزخرف بثقوب لتعزيز تفاعله مع الليزر ويبلغ سمكه حوالي 1000 مرة أصغر من سماكة الشعرة. كدكتوراه سابقة. درس ماتيس دي يونغ، المرشح في مختبر ريتشارد نورتي، الترامبولين الصغير لمعرفة ما سيحدث إذا وجهوا شعاع ليزر بسيطًا إليها. بدأ سطح الترامبولين يهتز بشدة. من خلال قياس ضوء الليزر المنعكس من السطح المهتز، لاحظ الفريق نمطًا من الاهتزازات على شكل مشط لم يروه من قبل. لقد أدركوا أن التوقيع الذي يشبه مشط الترامبولين يعمل كمسطرة لقياسات دقيقة للمسافة.
يمكن استخدام هذه التقنية الجديدة لقياس المواضع في المواد باستخدام الموجات الصوتية. ما يجعله مميزًا هو أنه لا يحتاج إلى أي أجهزة دقيقة وبالتالي يسهل إنتاجه. “إنه يتطلب فقط إدخال الليزر، ولا شيء آخر. ليست هناك حاجة لحلقات ملاحظات معقدة أو ضبط معلمات معينة لجعل تقنيتنا تعمل بشكل صحيح. وهذا يجعلها تقنية بسيطة للغاية ومنخفضة الطاقة، مما يسهل تصغيرها على شريحة ميكروية “، كما يقول نورتي. “بمجرد حدوث ذلك، يمكننا حقًا وضع مستشعرات الرقائق الدقيقة هذه في أي مكان، نظرًا لصغر حجمها.”
تركيبة فريدة
تعتمد التكنولوجيا الجديدة على أسلوبين غير مرتبطين حاصلين على جائزة نوبل، وهما المحاصرة البصرية وأمشاط التردد. نورتي: “الشيء المثير للاهتمام هو أن كلا المفهومين مرتبطان عادةً بالضوء، لكن هذين المجالين ليس بهما أي تداخل حقيقي. لقد قمنا بدمجها بشكل فريد لإنشاء تقنية رقاقة سهلة الاستخدام تعتمد على الموجات الصوتية. يمكن أن يكون لسهولة الاستخدام آثار كبيرة على كيفية قياسنا للعالم من حولنا “.
النغمات
عندما وجه الباحثون شعاع الليزر إلى الترامبولين الصغير، أدركوا أن القوى التي يمارسها الليزر عليه تخلق اهتزازات مفرطة في أغشية الترامبولين. تسمى هذه القوى بالمصيدة الضوئية، لأنها يمكن أن تحبس الجسيمات في بقعة واحدة باستخدام الضوء. وقد فازت هذه التقنية بجائزة نوبل في عام 2018، وهي تتيح لنا معالجة حتى أصغر الجسيمات بدقة متناهية “. “يمكنك مقارنة النغمات في الترامبولين بنوتات معينة من الكمان. تعتمد النغمة أو التردد الذي يصدره الكمان على مكان وضع إصبعك على الوتر. إذا لمست الخيط برفق شديد ولعبته بقوس، يمكنك إنشاء نغمات إيحائية؛ سلسلة من النوتات بترددات أعلى. في حالتنا هذه،
سد حقلين اختراق
يقول نورتي: “تُستخدم أمشاط التردد البصري في المختبرات حول العالم من أجل قياسات دقيقة جدًا للوقت، ولقياس المسافات”. “إنها مهمة جدًا للقياسات بشكل عام لدرجة أن اختراعهم حصل على جائزة نوبل في عام 2005. لقد صنعنا نسخة صوتية من مشط التردد، مصنوع من اهتزازات الصوت في الغشاء بدلاً من الضوء. يمكن لأمشاط التردد الصوتي على سبيل المثال إجراء قياسات للموقع في المواد المعتمة، والتي من خلالها يمكن للاهتزازات أن تنتشر بشكل أفضل من الموجات الضوئية. يمكن استخدام هذه التكنولوجيا على سبيل المثال لإجراء قياسات دقيقة تحت الماء لمراقبة مناخ الأرض، والتصوير الطبي، والتطبيقات في تقنيات الكم “.
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
