Yn ddiweddar, trwy hap a damwain, defnyddiodd tîm o wyddonwyr o Sefydliad Technoleg Ffederal y Swistir yn Lausanne, y Swistir, a Sefydliad Technoleg Tokyo, Japan, gorbys laser tra chyflym o laser femtosecond i arbelydru atomau mewn gwydr tellurite a darganfod sôn am syndod. cyfrinach.
Atomau o wydr tellurite arbelydru gan y laser femtosecond ad-drefnu, gan ganiatáu gwyddonwyr i ddarganfod ffordd i droi gwydr tellurite yn ddeunyddiau lled-ddargludyddion. Pam fod y darganfyddiad hwn yn anhygoel? Y prif reswm yw, pan fydd deunyddiau lled-ddargludyddion yn agored i olau'r haul, eu bod yn cynhyrchu trydan, sy'n golygu y bydd yn bosibl yn y dyfodol drawsnewid ffenestri ym mywyd beunyddiol pobl yn ddyfeisiadau casglu a synhwyro golau un-deunydd sydd, heb os, yn meddu ar botensial mawr.
Fe wnaeth tîm arbrofol Sefydliad Technoleg Ffederal y Swistir yn Lausanne (EPFL), y Swistir, faglu ar ffurfio cyfnodau nanocrystalline tellurium lled-ddargludol ar arwynebau gwydr pan oeddent yn ceisio deall prosesau hunan-drefnu mewn gwydr, a ysgogodd y syniad o archwilio posibl. priodweddau ffoto-ddargludol a dyfeisiau cynaeafu golau sy'n gysylltiedig â nhw.
Gwnaeth yr ymchwilwyr y darganfyddiad trwy addasu'r gwydr a dadansoddi'r effeithiau gyda chymorth gwydr tellurite a gynhyrchwyd gan gydweithwyr yn Sefydliad Technoleg Tokyo yn Japan a laser femtosecond.
Ar ôl ysgythru patrwm syml o linellau ar wyneb gwydr talwrit 1-cm-diamedr, darganfuwyd felly bod y gwydr yn gallu cynhyrchu cerrynt trydanol a barhaodd am fisoedd wrth ei arbelydru yn y sbectra uwchfioled a gweladwy.
Felly sut mae laser femtosecond yn ei wneud? Mae'n dechrau gyda'r egwyddor o brosesu laser femtosecond.
Mae prosesu laser femtosecond yn dechnoleg brosesu uwch sy'n seiliedig ar fecanwaith amsugno a ïoneiddiad aflinol aml-ffoton. Pan fydd pwls golau femtosecond yn cael ei roi ar wyneb deunydd neu y tu mewn i ddeunydd tryloyw, mae maes gweithredu'r pwls golau yn fach iawn oherwydd cyfnod byr iawn y pwls golau (lefel femtosecond), tra bod y mae dwyster golau yn hynod o uchel. Yn yr achos hwn, nid oes gan egni'r pwls laser amser i deithio o gwmpas y pwynt gweithredu, fel bod gweithrediad neu brosesu'r pwls golau drosodd mewn cyfnod byr iawn o amser.
Mae'r amser gweithredu hynod fyr hwn yn caniatáu i egni'r pwls laser gael ei amsugno gan y deunydd yn bennaf trwy broses amsugno aflinol, yn lle amsugno llinol confensiynol egni ffoton. Oherwydd yr amsugno aflinol, nid yw egni'r pwls laser yn cael ei gronni gan y deunydd ar ffurf gwres ac felly mae'r gwres a gynhyrchir bron yn ddibwys.
Gan mai ychydig iawn o wres a gynhyrchir, nid oes fawr ddim difrod thermol i'r deunydd sy'n cael ei brosesu, sy'n fantais fawr i brosesu laser femtosecond. Mae'r math hwn o brosesu yn osgoi'r effaith trosglwyddo gwres, gan arwain at drachywiredd a chanlyniadau llawer uwch.
Mae'n union oherwydd bod prosesu laser femtosecond yn sbarduno ffenomen ïoneiddio leol a ysgogwyd gan y broses amsugno amlffoton, sy'n cael ei chwyddo ymhellach gan ddigwyddiadau rhaeadru dilynol fel eirlithriadau a/neu ïoneiddiad twnelu.
Yn syml, pan amharir ar strwythur mewnol deunydd a'i fod mewn cyflwr, mae'r amodau wedi'u creu ar gyfer cyfnodau deunydd ailgyfunol sy'n fwy sefydlog o'u cymharu â'u cymheiriaid sy'n issefydlog i ddechrau (gwydr neu heb fod yn wydr).
Yn achos gwydr tellurite, wrth i'w strwythur newid ar ôl dod i gysylltiad â laser femtosecond, mae hadau sy'n cynnwys clystyrau o atomau tellurium yn ffurfio ac yn y pen draw yn tyfu'n nanocrystalau tellurite wrth i'r cyfnod gwydr dorri i lawr.
I ddechrau, nid yw'r deunydd yn dargludo trydan ac nid yw'n gallu casglu ffotonau, ond ar ôl ei drawsnewid â laser femtosecond, mae ei ymddygiad lleol yn hollol wahanol.
Yr hyn sydd hefyd yn rhyfeddol yw nad yw'r gwaith hwn yn gofyn am amrywiaeth o ddeunyddiau i'w gwneud, ond yn hytrach mae'n defnyddio'r laser i newid y deunydd yn lleol fel bod y rhanbarth wedi'i addasu yn ymddwyn yn wahanol i'r deunydd gwreiddiol. Mae cost isel a symlrwydd defnyddio laser yn ei gwneud hi'n raddadwy i unrhyw fath / maint o swbstrad, yn syml trwy sganio'r pelydr laser dros wyneb y deunydd.
Mae yna faterion o hyd gyda'r ymchwil y mae angen eu deall yn fanwl, ac mae proses i'w dilyn o hyd i wella perfformiad y ddyfais a chymryd y cysyniad o arbrofi i lanio diwydiannol.
Un o'r heriau mawr yw sicrhau bod yr ardaloedd gwell sy'n amsugno golau hefyd yn feysydd sy'n anweledig i'r llygad noeth fel y gall y ffenestr gynnal ei swyddogaeth tra'n caniatáu i bobl weld yn glir trwy'r gwydr i'r tu allan, gan gadw'r gwydr yn esthetig. dymunol.
Fodd bynnag, ar hyn o bryd, mae rhai cymwysiadau ffotoneg posibl sydd angen gwaith megis canfod a mesur presenoldeb golau ar donfeddi penodol neu ystodau sbectrol wedi gallu elwa o hyn.
