உணரி தளமாக நுண்ணிய குழிகள்

Internet of Things(IoT) மூலக்கல்லானது உணரிகள், ஒளி விளக்குகள் முதல் கார்கள் வரை அனைத்தையும் கட்டுப்படுத்த தரவை வழங்குகிறது. இங்கே, துல்லியம் முக்கியமானது. மேலும் இங்குதான் குவாண்டம் தொழில்நுட்பத்தில் ஒரு வித்தியாசத்தை ஏற்படுத்த முடியும். இன்ஸ்ப்ரூக் மற்றும் சூரிச்சில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் சிறிய ஒளியியல் ரெசனேட்டர்களில் உள்ள நானோ துகள்களை எவ்வாறு குவாண்டத்திற்கு மாற்றலாம் மற்றும் உயர்-துல்லிய உணரிகளாகப் பயன்படுத்தலாம் என்பதை நிரூபிக்கின்றனர்.

குவாண்டம் இயற்பியலின் முன்னேற்றங்கள் உணரியின் துல்லியத்தை கணிசமாக மேம்படுத்த புதிய வாய்ப்புகளை வழங்குகின்றன, இதனால் புதிய தொழில்நுட்பங்கள் செயல்படுத்தப்படுகின்றன. இன்னர்ஸ்ப்ரூக் பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள குவாண்டம் ஒளியியல் மற்றும் குவாண்டம் தகவல் நிறுவனம் மற்றும் ETH சூரிச்சில் உள்ள கோட்பாட்டு இயற்பியல் துறை ஆகியவை குவாண்டம் உணரிக்கான புதிய கருத்தை முன்வைத்துள்ளன. ஒளியியல் ரெசனேட்டரில் சிக்கியுள்ள ஒரு நானோ துகள்கள் அமைப்பின் வேகமான நிலையற்ற இயக்கவியல் பண்புகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அதன் குவாண்டம் நிலைக்கு குளிர்விக்கப்படலாம் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவிக்கின்றனர்.

இயந்திர குவாண்டம் அழுத்துதலை பூஜ்ஜிய-புள்ளி ஏற்ற இறக்கத்திற்குக் கீழே குறைப்பதன் மூலம் இயக்க ஏற்ற இறக்கங்களின் நிச்சயமற்ற தன்மையைக் குறைக்கிறது. இது குவாண்டம் மைக்ரோமெக்கானிக்கல் சாதனங்கள் மூலம் சோதனை முறையில் நிரூபிக்கப்பட்டது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது ஒரு புதிய அணுகுமுறையை முன்மொழிகின்றனர், குறிப்பாக லெவிட்டேட் மெக்கானிக்கல் அமைப்புகளுக்கு ஏற்றவாறு மாற்றியமைக்கப்படுகிறது. “ஒரு லெவிட்டேட் (Levitated) நானோ துகள்களின் இயக்கத்தை விரைவாகவும் வலுவாகவும் அழுத்துவதற்கு சரியாக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒளியியல் குழி பயன்படுத்தப்படலாம் என்பதை நாங்கள் நிரூபிக்கிறோம்,” என்கிறார் இன்ஸ்ப்ரூக்கில் உள்ள ஓரியோல் ரோமெரோ-இசார்ட்டின் குழுவின் கட்ஜா குஸ்துரா. ஒரு ஒளியியல் ரெசனேட்டரில், ஒளி கண்ணாடிகளுக்கு இடையில் பிரதிபலிக்கிறது மற்றும் அது லெவிட்டேட் நானோ துகள்களுடன் தொடர்பு கொள்கிறது. இத்தகைய தொடர்புகள் மாறும் உறுதியற்ற தன்மைகளுக்கு மற்றும் நிலையற்ற அமைப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும். அவை பெரும்பாலும் விரும்பத்தகாததாகக் கருதப்படுகின்றன. அதற்கு பதிலாக அவற்றை எவ்வாறு வளமாகப் பயன்படுத்தலாம் என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது காட்டுகிறார்கள். “தற்போதைய வேலையில், இந்த உறுதியற்ற தன்மைகளை சரியாகக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், ஒளியியல் குழிக்குள் இருக்கும் இயந்திர ஆஸிலேட்டரின் நிலையற்ற இயக்கவியல் எவ்வாறு இயந்திர அழுத்தத்திற்கு வழிவகுக்கிறது என்பதைக் காட்டுகிறோம்” என்று குஸ்துரா கூறுகிறார். புதிய நெறிமுறை சிதறலின் முன்னிலை வலுவானது. இது குறிப்பாக லெவிட்டேட் ஆப்டோமெக்கானிக்ஸில் சாத்தியமாக்குகிறது. இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்கள் இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஆய்வறிக்கையில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த அணுகுமுறையை சிலிக்கா நானோ துகள்கள் மற்றும் மைக்ரோ குழியுடன் ஒத்திசைவான சிதறல் மூலம் பயன்படுத்துகின்றனர். “ஆரம்ப வெப்ப நிலையில் இருந்து தொடங்கினாலும் கூட, பூஜ்ஜிய-புள்ளி இயக்கத்திற்குக் கீழே உள்ள அளவின் வரிசைகளால் துகள்களை அழுத்தலாம் என்பதை இந்த எடுத்துக்காட்டு காட்டுகிறது” என்று ஓரியோல் ரோமெரோ-இசார்ட் மகிழ்ச்சியுடன் கூறுகிறார்.

குவாண்டம் இயந்திரவியல் சாதனங்களாக ஒளியியல் குழிகளின் புதிய பயன்பாட்டை இந்த வேலை வழங்குகிறது. மேலும் மைக்ரோ ரெசனேட்டர்கள் குவாண்டம் உணரிகளின் வடிவமைப்பிற்கு ஒரு சுவாரஸ்யமான புதிய தளத்தை வழங்குகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, செயற்கைக்கோள் பணிகள், சுய-ஓட்டுநர் கார்கள் மற்றும் நில அதிர்வு ஆகியவற்றில் பயன்படுத்தப்படலாம்.

References:

• Liu, W., Tang, S. J., & Xiao, Y. F. (2022). Nonlinear Optical Microcavities Towards Single-Molecule Sensing. Single Molecule Sensing Beyond Fluorescence, 97-123.
• Fu, X., Ma, S., Zhang, Y., Wang, Z., Huang, S., Fu, G., & Qi, Y. (2022). Seven-core fiber torsion sensor with microcavity structure based on intensity measurement. Optics Communications, 502, 127412.
• Xavier, J., Vincent, S., Meder, F., & Vollmer, F. (2018). Advances in optoplasmonic sensors–combining optical nano/microcavities and photonic crystals with plasmonic nanostructures and nanoparticles. Nanophotonics, 7(1), 1-38.
• Passaro, V. M., Troia, B., La Notte, M., & De Leonardis, F. (2013). Photonic resonant microcavities for chemical and biochemical sensing. RSC advances, 3(1), 25-44.