நானோ துகள்களின் அதிவேக ஆப்டிகல் சுற்றுப்பாதை
ஒளி ஆற்றலை மட்டுமல்ல, வேகத்தையும் கொண்டுள்ளது என்பது அனைவரும் அறிந்ததே. ஒளி ஒரு பொருளை கதிர்வீச்சு செய்யும் போது, வேகத்தை பொருளுக்கு மாற்றும், இதனால் பொருளின் மீது ஒளி அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது. நுண்ணிய அளவில், நுண் துகள்கள் மற்றும் நானோ துகள்கள் (பயோசெல்ஸ் மற்றும் மேக்ரோமிகுலூல்கள் போன்றவை) ஒளி சக்தியால் கையாளப்படலாம். அணு கடிகாரங்கள், போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் ஒடுக்கம் மற்றும் பலவற்றை அடைய ஒளி அழுத்தத்தால் அணுக்களை குளிர்விக்க முடியும்.
ஒளியின் நேரியல் வேகத்தை மாற்றக்கூடியது மட்டுமல்லாமல், ஒளியின் கோண உந்தமும் ஒரு பொருளுக்கு மாற்றப்படலாம், இதனால் பொருளில் சுழற்சி ஏற்படுகிறது. வேகத்தை மாற்றுவது பொதுவாக ஒளி மற்றும் பொருள்களுக்கு இடையிலான நேரியல் தொடர்புகளிலிருந்து பெறப்பட்டதால், சுற்றுப்பாதை சுழற்சி வேகம் மற்றும் சுற்றுப்பாதை ஆரம் இதுவரை முறையே 100 ஹெர்ட்ஸுக்கு மேல் மற்றும் ஒரு மைக்ரோமீட்டருக்கும் குறையாமல் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன.
இருப்பினும், சமீபத்தில், சீன அறிவியல் அகாடமியின் மரபியல் மற்றும் மேம்பாட்டு உயிரியல் நிறுவனத்தின் பேராசிரியர் ஜியாங் யுகியாங் தலைமையிலான குழு, சிங்கப்பூர் தேசிய பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் கியு செங்வேயுடன் இணைந்து, மின்னணு பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் யாங் யுவான்ஜி சீனாவின் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பம் மற்றும் ஷாங்க்சி பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் சியாவோ லியாண்டுவான் ஆகியோர் இந்த வரம்புகளை மீறிவிட்டனர்.
நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் விளைவின் அடிப்படையில், ஆய்வாளர்கள் நானோ துகள்களுக்கான அதிவேக சுற்றுப்பாதை சுழற்சி வீதத்தை துணைப்பிரிவு அளவில் அடைந்துள்ளனர்.
வட்டமாக துருவப்படுத்தப்பட்ட NIR ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் கற்றை பயன்படுத்தி காஸியன் பயன்முறையுடன் தங்க நானோ துகள்களை ஆராய்ச்சியாளர்கள் சிக்கினர். நேரியல் தொடர்பில், சிக்கிய துகள்கள் பீம் மையத்தில் மட்டுமே சுழல்கின்றன. இருப்பினும், நேரியல் அல்லாத ஆட்சியில், ‘பொறி பிளவு’ என்பதன் மூலம் ஒரு வருடாந்திர சாத்தியமான கிணறு உருவாகலாம், மேலும் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் மற்றும் தங்க நானோ துகள்களுக்கு இடையிலான நேரியல் துருவமுனைப்பால் மேம்படுத்தப்பட்ட தொடுநிலை ஆப்டிகல் சக்தி துகள்கள் ஒரு அதி-வேகத்தில் சுற்றுப்பாதைக்கு காரணமாகின்றன.
இதன் விளைவாக, ஒளியின் சுழல் கோண உந்தம் சூப்பர் உயர் செயல்திறனுடன் துகள்களின் சுற்றுப்பாதை கோண உந்தமாக மாற்றப்படுகிறது.
இந்த வேலையில், சுழற்சியின் குறைந்தபட்ச ஆரம் 70nm ஆகும், இது மாறுபாடு வரம்பை விட மிகவும் குறைவாக உள்ளது. மிக உயர்ந்த சுற்றுப்பாதை சுழற்சி வேகம் 1000rad/s ஐ தாண்டியது, முன்பு அறிவிக்கப்பட்ட வேகத்தை விட ஒரு ஆர்டர் வேகமாக இருந்தது.
சுழல் கோண உந்தத்தை சுற்றுப்பாதை கோண உந்தத்திற்கு மாற்றுவதற்கான ஒரு புதிய வழிமுறையை இந்த ஆய்வு வெளிப்படுத்துகிறது, மேலும் ஒளி கையாளுதலுக்கான புதிய முறையை வழங்குகிறது.
ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர், புறநிலை லென்ஸின் NA மற்றும் நானோ துகள்களின் பொருள் ஆகியவற்றை சரிசெய்வதன் மூலம் சுற்றுப்பாதை ஆரம் மற்றும் சுற்றுப்பாதை சுழற்சி வேகத்தை கட்டுப்படுத்த முடியும் என்பதால், ஆப்டிகல் மைக்ரோமச்சின்கள், நானோஹெர்லஜி, லேசர் மைக்ரோ ஃபேப்ரிகேஷன் போன்ற பல துறைகளில் பயன்படுத்தப்படும்.
References: