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結(jié)合兩項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)技術(shù) 新型微芯片可高精度測(cè)量材料距離
2023年04月03日 11:33:35
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：4914
近日，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的物理學(xué)家首次將光學(xué)捕獲與光學(xué)頻率梳兩項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)技術(shù)結(jié)合在一起，在微芯片上創(chuàng)立了一項(xiàng)新技術(shù)。這種微芯片可以高精度測(cè)量材料的距離，例如水下或醫(yī)學(xué)成像。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】光學(xué)捕獲(Optical trapping)又稱光鑷(Optical tweezers)是一種新型的光學(xué)微操作技術(shù)。它將一束光用高數(shù)值孔徑的物鏡聚焦成微米級(jí)的光斑形成梯度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)微小粒子的捕獲和移動(dòng)。
光學(xué)頻率梳(OFC)是指在頻譜上由一系列均勻間隔且具有相干穩(wěn)定相位關(guān)系的頻率分量組成的光譜。光學(xué)頻率梳光梳相當(dāng)于一個(gè)光學(xué)頻率綜合發(fā)生器，可將銫原子微波頻標(biāo)與光頻標(biāo)準(zhǔn)確而簡(jiǎn)單的聯(lián)系起來(lái)，為發(fā)展高分辨率、高精度、高準(zhǔn)確性的頻率標(biāo)準(zhǔn)提供了載體。
近日，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的物理學(xué)家首次將光學(xué)捕獲與光學(xué)頻率梳兩項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)技術(shù)結(jié)合在一起，在微芯片上創(chuàng)立了一項(xiàng)新技術(shù)。這種微芯片可以高精度測(cè)量材料的距離，例如水下或醫(yī)學(xué)成像。由于該技術(shù)使用聲音振動(dòng)而不是光，因此適用于不透明材料中的高精度位置測(cè)量。這可能會(huì)引領(lǐng)監(jiān)測(cè)地球氣候和人類健康的新技術(shù)。
微芯片主要由一塊形狀像蹦床的薄陶瓷片組成。這種“蹦床”上有孔，以增強(qiáng)其與激光的相互作用，厚度是頭發(fā)的千分之一。如果用簡(jiǎn)單的激光束對(duì)準(zhǔn)它們，“蹦床”的表面開(kāi)始劇烈振動(dòng)。
通過(guò)測(cè)量振動(dòng)表面反射的激光，研究小組注意到一種梳狀的振動(dòng)模式，這是他們以前沒(méi)有見(jiàn)過(guò)的。他們意識(shí)到，蹦床的梳狀特征可以作為精確測(cè)量距離的標(biāo)尺。
這項(xiàng)新技術(shù)可以利用聲波測(cè)量材料的位置。其特殊之處在于，不需要任何精密硬件，因此易于生產(chǎn)。
“只需要插入一個(gè)激光器，而不需要其他任何東西——不需要復(fù)雜的反饋回路或調(diào)整某些參數(shù)。這使其成為一種非常簡(jiǎn)單和低功耗的技術(shù)，更容易在微芯片上小型化。”論文通訊作者Richard Norte說(shuō)，“一旦實(shí)現(xiàn)，我們可以把這些微芯片傳感器放在任何地方，因?yàn)樗鼈凅w積很小。”Norte表示，“我們制作了一個(gè)聲學(xué)版本的頻率梳，由膜中的聲音振動(dòng)代替光。聲波頻率梳在通過(guò)不透明材料時(shí)比光波傳播得更好。”這項(xiàng)技術(shù)可以用于水下精確測(cè)量、醫(yī)學(xué)成像和量子技術(shù)等。
相關(guān)論文Mechanical overtone frequency combs于近日發(fā)表在國(guó)際期刊《自然-通訊》(Nature Communications)
參考資料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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