結(jié)合兩項諾貝爾獎獲獎技術(shù) 新型微芯片可高精度測量材料距離

2023-03-28 14:21:16來源：化工儀器網(wǎng) 閱讀量：95 評論

導(dǎo)讀：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)頻率梳兩項諾貝爾獎獲獎技術(shù)結(jié)合在一起，在微芯片上創(chuàng)立了一項新技術(shù)。這種微芯片可以高精度測量材料的距離，例如水下或醫(yī)學(xué)成像。

　　【化工儀器網(wǎng) 項目成果】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的光斑形成梯度來實現(xiàn)對微小粒子的捕獲和移動。

　　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)確而簡單的聯(lián)系起來，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)頻率梳兩項諾貝爾獎獲獎技術(shù)結(jié)合在一起，在微芯片上創(chuàng)立了一項新技術(shù)。這種微芯片可以高精度測量材料的距離，例如水下或醫(yī)學(xué)成像。由于該技術(shù)使用聲音振動而不是光，因此適用于不透明材料中的高精度位置測量。這可能會引領(lǐng)監(jiān)測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，以增強其與激光的相互作用，厚度是頭發(fā)的千分之一。如果用簡單的激光束對準(zhǔn)它們，“蹦床”的表面開始劇烈振動。

　　通過測量振動表面反射的激光，研究小組注意到一種梳狀的振動模式，這是他們以前沒有見過的。他們意識到，蹦床的梳狀特征可以作為精確測量距離的標(biāo)尺。

　　這項新技術(shù)可以利用聲波測量材料的位置。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，“一旦實現(xiàn)，我們可以把這些微芯片傳感器放在任何地方，因為它們體積很小。”Norte表示，“我們制作了一個聲學(xué)版本的頻率梳，由膜中的聲音振動代替光。聲波頻率梳在通過不透明材料時比光波傳播得更好。”這項技術(shù)可以用于水下精確測量、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)表在國際期刊《自然-通訊》(Nature Communications)

　　參考資料來源：中國科學(xué)報

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