Femtosecond UV-C laysarka garaaca: aasaaska cusub ee photonics-ka aadka u dhaqsaha badan

Marka aan ka hadlayno iftiinka ultraviolet-ka, badanaa waxaan ka fikirnaa laambadaha maqaarka lagu nadiifiyo ama kuwa jeermiska dila. Si kastaba ha ahaatee, Kooxda UV-C (inta u dhaxaysa 100 iyo 280 nanometer) si aad ah ayuu ugu dhaqmaa jawigaAad ayuu ugu kala firdhaa hawada, si dhib yar ayuuna ugu safraa masaafooyin waaweyn oo toosan. Isku-darkan, oo marka hore la eego u ekaan kara mid khasaare ah, waxay albaabka u furaysaa siyaabaha isgaarsiinta indhaha iyada oo aan lahayn xariiq aragti kaas oo calaamaddu ay gaarto qalabka wax qabta iyadoo ka boodaysa deegaanka.

Ficil ahaan, farqiga wuxuu noqon lahaa Waxay la mid tahay inaad ka gudubto tilmaame laysar ah oo shaqeynaya oo keliya haddii aad si toos ah ugu tilmaanto bartilmaameedka, una gudubto nal iftiiminaya qol ka buuxa alaab guri iyo godad iyo meelo."Iftiinka meel walba ka soo qulqulaya" ayaa ah waxa si gaar ah u xiiso badan. UV-C xaaladaha adag, oo leh boodh, qiiq, qaab-dhismeedyo magaalo ama dhir cufan, iyo sidoo kale mikroskoob heer sare ah iyo isku xirka muraayadaha ee xawaaraha sare leh ee booska bannaan. Caqabadda ugu weyn ilaa hadda waxay ahayd la'aanta ilo wax ku ool ah iyo qalabka wax lagu ogaado awood u leh inay si kalsooni leh uga shaqeyso heerkan hirarka.

Dareemayaasha laysarka ee Femtosecond UV-C iyo ogaanshaha aadka u dhaqsaha badan

Shaqo dhawaan lagu daabacay joornaalka Iftiin: Sayniska & Codsiyada Waxay soo bandhigaysaa madal isku daraysa, hal nidaam, Soo saarista garaaca laysarka UV-C ee femtosecond iyo ogaanshaha waqtiyo jawaab celin aad u gaaban.Daraasadda waxaa ka dambeeya koox caalami ah oo uu hoggaaminayo Professor Amalia Patané, oo ka tirsan Jaamacadda Nottingham, iyo Professor John WG Tisch, oo ka socda Imperial College London, oo ah khabiiro ku takhasusay semiconductors-ka laba-geesoodka ah iyo ilo laysar oo aad u dhakhso badan.

Fikradda farsamo waa mid toos ah laakiin ma fududa in la hirgeliyo: in la soo saaro iftiin Iftiinka UV-C kuwaas oo soconaya dhowr oo keliya femtoseconds (ilbiriqsiyo afar jibbaaran) isla markiiba ka dib, ku qabso qalab ogaan kara oo raaci kara cadadkaas iyada oo aan loo baahnayn nidaamyada qaboojinta ee cryogenic ama xaaladaha shaybaarka ee aadka u daran. Marka laga eego dhinaca isgaarsiinta, garaacyadani waxay u dhaqmaan sidii "qarxin" macluumaad awood u leh inay xogta ku qorto heer aad u sarreeya, haddii qaataha uu ilaaliyo xawaarihiisa.

Optics-ka aan tooska ahayn si loo soo saaro laysarka UV-C ee sida dhaqsaha badan u shaqeeya

Hel Laser-ka UV-C Habaynta hufan badanaa laguma sameeyo iyadoo laga bilaabayo eber mowjaddaas, laakiin iyadoo la adeegsanayo indhaha aan toosanaynHabkan, isha laysarka bilowga ah ee ku jirta soo noqnoqoshada la heli karo ayaa la qaadaa oo la maraa iyada oo la marayo kiristaallo aan toosnayn kuwaas oo qayb ka mid ah tamartooda u beddela iftiin soo noqnoqonaya oo sarreeya. Qaybta dhibka badan waa hagaajinta waxa loogu yeero iswaafajinta wejiga ama hagaajinta wejiga, oo lagama maarmaan u ah hirarka ka soo baxa gudaha kiristaalka si ay isu xoojiyaan halkii ay qayb ahaan iska joojin lahaayeen.

Qaabeynta lagu sharraxay daraasadda ayaa loo adeegsadaa jiilka labaad ee harmonic cascaded Ku jira kiristaalo-yadan: soo noqnoqoshada fallaadhaha ayaa si isdaba joog ah loo labanlaabayaa ilaa laga dhigo xariijinta UV-Ciyadoo la ilaalinayo muddada garaaca wadnaha ee aadka u gaaban. Waxay la mid noqon doontaa gudbinta laxanka hooseeya iyada oo loo marayo silsilad saameyn ah oo kor u qaadaysa diiwaankeeda, hubinta in marxalad kasta si fiican loo habeeyay si looga fogaado in la soo bandhigo buuq ama lumis laxanka. Sida laga soo xigtay qorayaashu, silsiladdan aan tooska ahayn waxay gaartaa hufnaan sare oo beddelka ahTani waa qodob muhiim ah haddii aad rabto inaad ka soo gudubto qalab shaybaar oo aad u ballaaran una gudubto ilo UV-C ah oo aad u yar oo si fudud loo dhexgelin karo.

Sida uu yiri Professor Tisch, ka faa'iidaysiga hababka indhaha ee heerka labaad si fiican ayaa loogu hagaajiyay marxaladda Tani waxay u ogolaaneysaa horumar weyn oo ku yimaada hufnaanta tamarta nidaamka. Hufnaantani ma yareyso oo keliya isticmaalka iyo cabbirka suurtagalka ah ee isha korontada, laakiin sidoo kale waxay abuurtaa aasaas farsamo oo lagu dhisi karo horumarin dheeraad ah. laser-yada UV-C ee la awoodi karo oo la maareyn karo loogu talagalay isticmaalka sayniska iyo warshadaha, labadaba Boqortooyada Midowday (UK) iyo wadamada kale ee Yurub.

2D GaSe/Ga₂O₃ semiconductors sida sawir-qaadayaasha UV-C

Badhka kale ee hore u bixinta waxay ku jirtaa qaataha: qoys Sawir-qaadayaasha UV-C lagu sameeyay semiconductors-ka laba-geesoodka ah (2D)Maaddada ugu muhiimsan waa gallium selenide (GaSe), oo lagu daray lakabka oksaydhka ballaaran ee u dhigma, Ga₂O₃Agabkan, oo ah dhowr lakab oo atomi ah oo dhumucdiisu tahay, waxay leeyihiin sifooyin elektaroonik ah iyo kuwo muuqaal ah oo aad ugu habboon ogaanshaha xulashada shucaaca ee ku jira heerka ultraviolet-ka qoto dheer.

Dhinac khuseeya u boodboodka ku dhaqanka waa habka wax soo saarka: lakabka GaSe iyo Ga₂O₃ waxaa laga helaa iyadoo la adeegsanayo Epitaxy xirmo molecular ah Wafers safayr ah oo 2-inji ah. Noocan ah substrate-ka iyo farsamada koritaanka waxay la jaan qaadayaan hababka la miisaami karo oo warshad ahaan la jaan qaadi karaTani waa wax aad uga fog hababka farsamada gacanta iyo kuwa wax soo saarka hooseeya ee inta badan lagu arko tijaabooyinka casriga ah ee photonics. Yurub, halkaas oo ay ka jirto ballanqaad cad oo lagu xoojinayo silsiladda qiimaha semiconductor-ka, iswaafajintan tiknoolajiyada wafer-ka caadiga ah ayaa si gaar ah muhiim u ah.

Intaa waxaa dheer, jawaabta qalabkan ayaa weli deggan heerkulka qolkaiyada oo aan loo baahnayn nidaamyo qaboojin oo adag. Bandhigyo badan oo casri ah oo ku saabsan photonics iyo optoelectronics, shuruudaha lagu shaqeynayo heerkul aad u hooseeya waa mid ka mid ah caqabadaha ugu waaweyn ee isku dayga ganacsi kasta; halkan, suurtagalnimada in lagu shaqeeyo xaalado "aan caadi ahayn" waxay sahlaysaa in la qiyaaso. aaladaha is haysta oo adag codsiyada goobta.

Hab-dhaqan ogaansho oo u dhexeeya toosan ilaa sare

Marka laga reebo xasaasiyadda oo keliya, daraasaddu waxay sharraxaysaa sifada xiisaha leh ee jawaabta dareemayaasha GaSe/Ga₂O₃: Korontada ay dhaliso garaaca UV-C waxay ka beddeshaa nidaam toosan una beddeshaa mid aad u toosan iyadoo ku xiran tamarta iftiimayaasha.Si kale haddii loo dhigo, meelaha qaarkood calaamaddu si isku mid ah uma korto iftiinka dhacdada, laakiin si ka dhakhso badan sidii la filayay, taas oo kordhinaysa kala duwanaanshaha xoogga.

Jawaabtan noocan ahi waxay faa'iido u yeelan kartaa xaaladaha dhabta ah sababtoo ah waxay u oggolaanaysaa ilaalinta xasaasiyad ku baahsan noocyo badan oo tamar garaac ahWaxay la mid noqon lahayd inaad haysato makarafoon si fiican u shaqeeya marka aad hoos u hadlayso iyo marka aad si qaylo leh u hadlayso, adigoo ilaalinaya kala duwanaanshaha firfircoonida iyada oo aan la jarin ama aan la gaabin. Professor Patané wuxuu si sax ah u tilmaamayaa sifadan sida Mid ka mid ah walxaha ka dhigaya qoyskan qalabka wax lagu ogaado gaar ahaan soo jiidasho leh si loo naqshadeeyo goobaha sawir-qaadista ee aadka u dhaqsaha badan ku salaysan UV-Cawood u leh inuu la qabsado heerarka kala duwan ee ku celcelinta iyo xaaladaha hawlgalka.

Kooxda Nottingham, musharaxa PhD Ben Dewes wuxuu ku nuuxnuuxsaday in Ogaanshaha shucaaca UV-C iyadoo la adeegsanayo walxaha 2D Wali waxay ku jirtaa marxalad hore. Si kastaba ha ahaatee, muujinta in dareemayaashani ay la socon karaan garaaca femtosecond oo ay ku shaqeyn karaan si isku dhafan oo leh isha UV-C ee tijaabada isgaarsiinta bannaanka ah waxay garoonka gelineysaa meel aad u adag oo loogu talagalay horumarinta mustaqbalka.

Isgaarsiinta meel bannaan oo la adeegsanayo laysarka UV-C

Si looga gudbo caddaynta fikradda agabka, cilmi-baarayaashu waxay sameeyeen xiriir yar oo ah isgaarsiinta indhaha ee booska xorta ahQaabeyntan, isha laysarka UV-C waxay macluumaadka ku qortaa iyadoo wax ka beddeleysa garaaca wadnaha, sawir-qaade ku salaysan semiconductor-ka 2D ayaa hela oo furfura calaamadda. Gudbinta oo dhan waxay ka dhacdaa hawada, iyadoo ka faa'iideysaneysa sifooyinka kala firdhisan ee kooxda UV-C.

In kasta oo ay tahay miis tijaabo shaybaar ah, haddana bandhiggu wuxuu muujinayaa in Soo diraha iyo qaataha waxay u shaqayn karaan si isku xiran. isla goobta muuqaalka, iyadoo waqtiyada jawaab celinta ay ku jiraan heerka femtosecond. Si kale haddii loo dhigo, kuma aysan guuleysan oo keliya inay abuuraan oo ay ogaadaan iftiinka UV-C ee aadka u dheereeya, laakiin sidoo kale waxay ku biireen labada hab-raac nidaam hadda "ku hadli kara" oo "dhageysan kara" luqaddan gaarka ah ee indhaha. Noocan tijaabada ah ayaa si gaar ah u xiiso leh shabakadaha mustaqbalka ee u dhexeeya aaladaha iskiis u shaqeysta, halkaas oo aan had iyo jeer la dammaanad qaadin xariiqda tooska ah ee aragtida.

Codsiyada suurtagalka ah: laga bilaabo robotyada isku xiran ilaa qalabka horumarsan

Awoodda lagu dhalin karo laguna ogaan karo garaaca wadnaha Laser-ka UV-C Mowjadaha gaagaaban ee noocan oo kale ah waxay fursado ka furaan dhinacyo badan oo tignoolajiyadeed. Dhinaca isgaarsiinta, kala firdhinta xooggan ee kooxdan waxay soo jeedinaysaa in loo isticmaalo gudaha xiriiriyeyaasha aan tooska ahayn ee aragga Robot-yada warshadaha, gawaarida iskood u shaqeysta, ama diyaaradaha aan duuliyaha lahayn ee ka shaqeeya deegaannada caqabadaha ka buuxaan, gudaha adag, warshadaha leh mashiinno cufan, ama kaabayaasha dhulka hoostiisa mara, awoodda lagu ilaalin karo kanaalka xogta iyadoo la adeegsanayo milicsiga iftiinka ayaa sameyn kara farqi weyn marka loo eego isku halaynta.

Marka la barbar dhigo, waafaqsanaanta agabkan iyo Isdhexgalka monolithic ee wareegyada isku dhafan ee photonic Tani waxay u gogol xaaraysaa nidaamyada ay isha iyo qalabka wax lagu ogaado ay ku soo dhawaanayaan qaabka jajabka. Yareyntan yareynta ah waxay si fiican ugu habboon tahay istaraatiijiyadda Yurub ee kor u qaadidda tignoolajiyada photonic-ga ee qiimaha sare leh, labadaba codsiyada sayniska - sida spectroscopy-ga aadka u dhaqsaha badan o sawirka ballaaran— sida waaxyaha warshadaha ee u baahan la socodka degdega ah ee habka, ogaanshaha wasakhda, ama xakamaynta tayada xal aad u sarreeya oo waqti-dhiman ah.

Dhinaca cilmi-baarista aasaasiga ah, la shaqaynta garaaca UV-C ee femtosecond Waxay u oggolaanaysaa baaritaanka dhacdooyinka aadka u da'da yar ee ku saabsan waqtiyada kuwaas oo ilaa dhawaan ay adkayd in wax laga qabto. Hababka elektaroonigga ah ee agabka horumarsan, dhaqdhaqaaqa kicinta ee biomolecules, ama falcelinta sawir-qaadista ayaa si faahfaahsan loo baran karaa, iyadoo la dhammaystirayo aaladaha horey loogu aasaasay infrared iyo spectrum-ka muuqda.

Laga bilaabo miiska indhaha ilaa aaladda: caqabadaha sugaya

Iyadoo ay jirto horumarka, qorayaasha daraasadda laftoodu waxay tilmaamayaan in dhowr arrimood ay weli u baahan yihiin in la xalliyo ka hor inta aan tiknoolajiyadan lagu arkin badeecooyinka ganacsiga. Hagaajinta waxtarka guud ee nidaamkaYaraynta cabbirka isha laysarka iyo sifeynta qalabka lagu ogaado si loo hagaajiyo adkeysigooda iyo soo-saariddooda ayaa ah qaar ka mid ah tallaabooyinka degdegga ah. Footonik-yada saxsan ee sare, arrimaha sida xasilloonida kulaylka, isku-dubaridka indhaha, iyo dulqaadka farsamada ayaa qeexaya xadka u dhexeeya tijaabada jilicsan ee miiska ka hortagga gariirka iyo module lagu rakibi karo qalabka caadiga ah.

Iyadoo aan la garanayn waxyaabahan, shaqada ay saxiixeen kooxda Nottingham iyo Imperial waxay calaamad u tahay guul cad: Iftiinka UV-C hadda ma aha oo kaliya xiiso aragtiyeed sababtoo ah sifooyinka jawiga, laakiin wuxuu noqonayaa udub dhexaadka madal photonic ah oo aad u dhaqso badan en laser-ka femtosecond y Semiconductor-yada 2DHaddii marxaladaha horumarinta ee xiga ay ku guuleystaan ​​inay ka dhigaan ilaha iyo dareemayaashan kuwo isku dhafan oo jaban, waxay noqon doontaa mid macquul ah in la filayo jiilal cusub oo nidaamyada isgaarsiinta ah, qalabka sayniska, iyo xalalka warshadaha kuwaas oo ka faa'iideysanaya qaybtan aadka u daran ee spectrum-ka elektromagnetic-ka.