Notkun leysigeisla í daglegu lífi er orðin tiltölulega algeng og þeir geta líka verið mikilvægt tæki til að skoða, greina og mæla hluti í náttúrunni sem eru ósýnilegir með berum augum - verkefni sem því miður hafa verið takmörkuð í fortíðinni nauðsyn þess að nota stór og dýr hljóðfæri.
Hópur vísindamanna frá City University of New York og California Institute of Technology teyminu hefur í tilraunaskyni sýnt fram á nýja leið til að búa til afkastamikla, ofurhraða leysigeisla á nanóljóseindaflísum - þeir hafa sýnt fyrstu rafdældu hamlæstu leysina heimsins með háum hámarkspúlsafl samþætt á þunnfilmu litíumníóbat ljósflögur. Rannsóknin hefur nýlega verið birt sem forsíðufrétt í tímaritinu Science.
Rannsóknin byggist á smækkuðum hamlæstum leysi - sem gefur frá sér einstakan leysi sem sendir frá sér lest af ofurstuttum samfelldum ljóspúlsum með fimmtósekúndna millibili, sagði liðsstjórinn Qiushi Guo.
Ofurhraðir hamlæstir leysir gegna lykilhlutverki í að afhjúpa leyndardóma hraðskreiðasta tímakvarða náttúrunnar, sem felur í sér að rannsaka myndun og rof sameindatengsla í efnahvörfum og kanna gangverk ljósdreifingar í ólgusömum miðlum.
Það er þróun hamlæstra leysira, vegna hraðs púls hámarksstyrks þeirra og víðtækrar litrófsþekju, sem hefur einnig ýtt undir þróun margs konar ljóseindatækni, þar á meðal sjón-atómklukka, lífmyndatöku og ljósatengdra gagnaútreikninga. í tölvum.
Því miður eru jafnvel nýjustu hamlæstir leysir í dag enn bæði dýrir og orkusnagir, sem hefur leitt til þess að notkun þeirra er að mestu leyti takmörkuð við rannsóknarstofuumhverfi.
Markmið áðurnefnds liðs: er að gjörbylta sviði ofurhraðra ljóseindatækni með því að umbreyta stórum rannsóknarstofukerfum í flísastór kerfi sem hægt er að fjöldaframleiða og dreifa á þessu sviði. Þeir vilja aðeins gera hlutina minni, en þeir vilja líka tryggja að þessir ofurhröðu leysir á stærð við flís gefi fullnægjandi frammistöðu. Til dæmis þurfa þeir nægilegan hámarkspúlsstyrk, helst meira en 1 wött, til að byggja upp þýðingarmikið kerfi á flísum.
Hins vegar er krefjandi verkefni að átta sig á og samþætta skilvirka stillingulæsta leysira á flís. Þessi rannsókn notar þunnfilmu litíumníóbat (TFLN), nýstárlegan efnisvettvang. Með því að nota þetta efni er hægt að stjórna nákvæmlega og mynda leysipúls á skilvirkan hátt með því að bæta við ytri RF rafmerki.
Í tilraunum sínum sameinaði teymi Guo á kunnáttusamlegan hátt háan leysigeislunareiginleika III-V hálfleiðara við mjög skilvirka púlsmótunargetu TFLN nanóljóseindabylgjuleiðara, og sýndi að lokum leysir með allt að 0,5 wött úttak. .
Til viðbótar við fyrirferðarlítinn stærð, er hamlæsti leysirinn sem þeir sýndu með nokkra spennandi nýja eiginleika sem gætu lofað góðu fyrir framtíðarforrit.
Til dæmis, með því að stilla dælustraum leysisins nákvæmlega, áttaði Guo sig á getu til að fínstilla endurtekningartíðni úttakspúls á breitt svið 200 MHz. Með því að nota öflugan endurstillingarhæfileika sýnisleysisins vonast teymið til að auðvelda flísa-kvarða, tíðnistöðugða greiðugjafa sem eru mikilvægar fyrir nákvæmnisskynjun.
Þó að átta sig á skalanlegum, samþættum, ofurhröðum ljóseindakerfum fyrir færanlegan og handfesta tæki feli í sér frekari áskoranir fyrir lið Kuo, markar núverandi sýnikennsla mikilvægur áfangi í að yfirstíga helstu hindranir.
Þetta afrek ryður brautina fyrir notkun farsíma til að greina augnsjúkdóma eða greina E. coli og hættulegar veirur í matvælum og umhverfi. Það gæti líka hjálpað til við að búa til kjarnorkuklukkur framtíðarinnar í flísum, sem gerir kleift að sigla þegar GPS er skemmt eða ekki tiltækt.
Vísindamenn hafa yfirstigið mikla hindrun með þessari nýjustu sýnikennslu. Engu að síður hlakka vísindamenn til að takast á við frekari hindranir við að þróa stigstærð, samþætt, ofurhröð ljóseindakerfi sem hægt er að nota á flytjanlegum og handfestum tækjum.
