اخیراً، تیمی از دانشمندان مؤسسه فناوری فدرال سوئیس در لوزان، سوئیس، و مؤسسه فناوری توکیو، ژاپن، از پالسهای لیزر فوق سریع از یک لیزر فمتوثانیه برای تابش اتمها در شیشه تلوریت استفاده کردند و به یک موضوع شگفتانگیز اشاره کردند. راز.
اتم های شیشه تلوریت تابش شده توسط لیزر فمتوثانیه دوباره سازماندهی شدند و به دانشمندان اجازه دادند راهی برای تبدیل شیشه تلوریت به مواد نیمه هادی کشف کنند. چرا این کشف شگفت انگیز است؟ دلیل اصلی این است که وقتی مواد نیمه هادی در معرض نور خورشید قرار می گیرند، الکتریسیته تولید می کنند، به این معنی که در آینده امکان تبدیل پنجره ها در زندگی روزمره مردم به وسایل جمع آوری نور و حسگر تک ماده ای وجود خواهد داشت که بدون شک پتانسیل بالایی دارند.
تیم آزمایشی از مؤسسه فناوری فدرال سوئیس در لوزان (EPFL)، سوئیس، هنگامی که در تلاش برای درک فرآیندهای خودسازماندهی در شیشه بودند، به شکل تصادفی فازهای نانوکریستالی تلوریوم نیمه رسانا را بر روی سطوح شیشه ای کشف کردند، که باعث ایجاد ایده کاوش ممکن شد. ویژگی های رسانای نوری و دستگاه های برداشت نور مربوط به آنها.
محققان این کشف را با اصلاح شیشه و تجزیه و تحلیل اثرات آن با کمک شیشه تلوریت تولید شده توسط همکاران در موسسه فناوری توکیو در ژاپن و لیزر فمتوثانیه انجام دادند.
پس از حکاکی یک الگوی ساده از خطوط روی سطح شیشه تلوریت با قطر 1-سانتی متر، مشخص شد که این شیشه قادر به تولید جریان های الکتریکی است که در تابش در طیف های فرابنفش و مرئی ماه ها طول می کشد.
بنابراین چگونه لیزر فمتوثانیه این کار را انجام می دهد؟ با اصل پردازش لیزر فمتوثانیه شروع می شود.
پردازش لیزری فمتوثانیه یک فناوری پردازش پیشرفته است که بر اساس مکانیسم جذب و یونیزاسیون غیرخطی چند فوتونی است. هنگامی که یک پالس نور فمتوثانیه به سطح یک ماده یا داخل یک ماده شفاف اعمال می شود، ناحیه اثر پالس نور به دلیل مدت زمان بسیار کوتاه پالس نور (سطح فمتوثانیه) بسیار کوچک است، در حالی که شدت نور بسیار زیاد است. در این حالت انرژی پالس لیزر زمانی برای حرکت به اطراف نقطه عمل ندارد به طوری که عمل یا پردازش پالس نور در مدت زمان بسیار کوتاهی به پایان می رسد.
این زمان بسیار کوتاه عمل باعث می شود که انرژی پالس لیزر به جای جذب خطی معمولی انرژی فوتون، عمدتاً از طریق فرآیند جذب غیرخطی توسط ماده جذب شود. به دلیل جذب غیر خطی، انرژی پالس لیزر توسط مواد به صورت گرما جمع نمی شود و بنابراین گرمای تولید شده تقریباً ناچیز است.
از آنجایی که گرمای بسیار کمی تولید می شود، عملاً هیچ آسیب حرارتی به مواد در حال پردازش وارد نمی شود، که مزیت اصلی پردازش لیزر فمتوثانیه است. این نوع پردازش از اثر انتقال حرارت جلوگیری می کند و در نتیجه دقت و نتایج بسیار بالاتری دارد.
دقیقاً به این دلیل است که پردازش لیزر فمتوثانیه باعث ایجاد یک پدیده یونیزاسیون موضعی می شود که توسط فرآیند جذب چند فوتونی ایجاد می شود، که با رویدادهای آبشاری بعدی مانند یونیزاسیون بهمن و/یا تونل زنی بیشتر تقویت می شود.
به بیان ساده، زمانی که ساختار داخلی یک ماده مختل می شود و در یک حالت قرار می گیرد، شرایط برای فازهای مواد نوترکیب ایجاد شده است که در مقایسه با همتایان ناپایدار اولیه خود (شیشه ای یا غیرشیشه ای) پایدارتر هستند.
در مورد شیشه تلوریت، با تغییر ساختار آن با قرار گرفتن در معرض لیزر فمتوثانیه، دانههایی متشکل از خوشههایی از اتمهای تلوریم تشکیل میشوند و در نهایت با شکسته شدن فاز شیشه به نانوبلورهای تلوریت تبدیل میشوند.
در ابتدا، این ماده جریان الکتریسیته را هدایت نمی کند و قادر به جمع آوری فوتون نیست، اما پس از تبدیل شدن با لیزر فمتوثانیه، رفتار محلی آن کاملاً متفاوت است.
نکته شگفتانگیز این است که این کار به مواد مختلفی برای ساخت نیاز ندارد، بلکه فقط از لیزر برای تغییر موضعی مواد استفاده میکند تا ناحیه تغییر یافته رفتار متفاوتی با ماده اصلی داشته باشد. هزینه کم و سادگی استفاده از لیزر، آن را به هر نوع/اندازهای از بستر، به سادگی با اسکن پرتو لیزر بر روی سطح ماده، مقیاسپذیر میکند.
هنوز مسائلی در رابطه با تحقیقات وجود دارد که باید عمیقاً درک شوند، و هنوز فرآیندی برای بهبود عملکرد دستگاه و انتقال مفهوم از آزمایش به فرود صنعتی وجود دارد.
یکی از چالشهای بزرگ این است که اطمینان حاصل شود که نواحی بهبود یافته که نور را جذب میکنند نیز مناطقی هستند که با چشم غیرمسلح نامرئی هستند تا پنجره بتواند عملکرد خود را حفظ کند و در عین حال به افراد اجازه میدهد به وضوح از داخل شیشه به بیرون ببینند و شیشه را از نظر زیباییشناسی حفظ کنند. خوش.
با این حال، در این مرحله، برخی از کاربردهای بالقوه فوتونیک که نیاز به کارهایی مانند تشخیص و تعیین کمیت حضور نور در طول موجها یا محدودههای طیفی خاص دارند، توانستهاند از این کار بهره ببرند.
