Вадим Дудченко
Администратор портала

Спектроскопия - это использование света для анализа физических объектов и биологических образцов. Различные виды света могут обеспечить различные виды информации. Вакуумный ультрафиолетовый свет полезен, поскольку он может помочь людям в широком спектре областей исследований, но генерация этого Света была трудной и дорогостоящей. Исследователи создали новое устройство для эффективной генерации этого особого вида света с помощью ультратонкой пленки с наноразмерными перфорациями.

Длины волн света, которые вы видите своими глазами, составляют лишь малую часть возможных длин волн света, которые существуют. Есть инфракрасный свет, который вы можете почувствовать в виде тепла, или увидеть, если вы случайно змея, которая имеет более длинную длину волны, чем видимый свет. На противоположном конце находится ультрафиолетовый (УФ) свет, который вы можете использовать для производства витамина D в вашей коже или посмотреть, не являетесь ли вы пчелой. Эти и другие формы света имеют много применений в науке.

В УФ-диапазоне находится подмножество длин волн, известных как вакуумный ультрафиолетовый свет (VUV), так называемый потому, что они легко поглощаются воздухом, но могут проходить через вакуум. Некоторые длины волн VUV в области около 120-200 нанометров особенно полезны ученым и медицинским исследователям, поскольку они могут быть использованы для химического и физического анализа различных материалов и даже биологических образцов.

ПРОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Однако в свете есть нечто большее, чем длина волны. Чтобы VUV был действительно полезен, он также должен быть скручен или поляризован способом, называемым круговой поляризацией. Существующие методы получения VUV, такие как использование ускорителей частиц или плазмы с лазерным приводом, имеют много недостатков, включая стоимость, масштаб и сложность. Но также они могут производить только раскрученный линейно поляризованный VUV. Если бы существовал простой способ сделать круговую поляризацию VUV, это было бы чрезвычайно полезно. Доцент Куниаки Кониши из Института фотонной науки и техники Токийского университета и его команда, возможно, просто знают ответ.

"Мы создали простое устройство для преобразования циркулярно поляризованного видимого лазерного излучения в циркулярно поляризованный VUV, закрученный в противоположном направлении", - сказал Кониши. "Наша фотонно-кристаллическая диэлектрическая наномембрана (PCN) состоит из листа, изготовленного из кристалла на основе оксида алюминия (?- Al2O3) толщиной всего 48 Нм. Он сидит поверх листа кремния толщиной 525 микрометров, который имеет отверстия шириной 190 Нм, вырезанные в нем на расстоянии 600 Нм друг от друга."

Для наших глаз мембрана PCN выглядит просто как плоская невыразительная поверхность, но под мощным микроскопом можно увидеть рисунок перфораций. Это немного похоже на отверстия в насадке для душа, которые увеличивают давление воды, чтобы сделать струи.

"Когда импульсы циркулярно поляризованного синего лазерного света с длиной волны 470 Нм светят вниз по этим каналам в кремнии, PCN воздействует на эти импульсы и скручивает их в противоположном направлении", - сказал Кониши. - Он также сокращает их длины волн до 157 Нм, что вполне соответствует диапазону VUV, который так полезен в спектроскопии."

С помощью коротких импульсов циркулярно поляризованного VUV исследователи могут наблюдать быстрые или кратковременные физические явления в субмикрометрическом масштабе, которые иначе невозможно увидеть. Такие явления включают поведение электронов или биомолекул. Таким образом, этот новый метод генерации VUV может быть полезен исследователям в медицине, естественных науках, молекулярной химии и физике твердого тела. Хотя подобный метод был продемонстрирован ранее, он производил менее полезные более длинные длины волн и делал это с использованием пленки на основе металла, которая подвергается быстрой деградации в присутствии лазерного света. PCN гораздо более устойчив к этому.

"Я рад, что благодаря нашему исследованию PCN мы нашли новое и полезное применение для преобразования циркулярно поляризованного света, генерируя VUV с интенсивностью, необходимой для того, чтобы сделать его идеальным для спектроскопии", - сказал Кониши. "И было удивительно, что мембрана PCN смогла пережить повторную бомбардировку лазерным светом, в отличие от предыдущих металлических устройств. Это делает его пригодным для лабораторного использования, где он может широко использоваться в течение длительного периода времени. Мы сделали это для фундаментальной науки, и я надеюсь, что многие исследователи хорошо используют нашу работу."