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新しいホログラフィック手法は、光の届く範囲を超えてオブジェクトをキャプチャします

ホログラムの概念は1948年に最初に発見されましたが、科学者は1960年に適切な光源であるレーザーが発明されるまでホログラムを作成できませんでした。それ以来、ホログラフィーはディスプレイと科学画像の両方の分野で急速に拡大しました。 。

光学ホログラフィーは、現在、巨視的材料の3Dイメージングおよびセキュリティアプリケーションの一般的な方法になっています。ただし、この方法の空間分解能は、光の波長(1マイクロメートル)によって制限されます。したがって、より小さな(ナノスケール)オブジェクトのイメージングには使用できません。

最近、スイス連邦工科大学の研究者は、光が波長の限界を超えて(ナノメートルスケールで)どのように振る舞うかを観察するのに役立つ技術を考案しました。彼らは奇妙な写真媒体を使用しました–自由に電子を伝播します。

電子は光と相互作用します

従来の写真とは異なり、光の位相に敏感であるため、光と自由電子の方向は重要なパラメータです。光と相互作用した後、電子は異なるエネルギーの重ね合わせ状態で存在します。

参照:サイエンスアドバンシス| DOI:10.1126 / sciadv.aav8358 | EPFL

これらの電子が別のレーザーパルスと相互作用する場合、それらの状態は2つの間の最小の遅延に基づいて急速に変化し、非常に異なるエネルギー分布を示します。研究者は、エネルギー分布のマップを作成して、特定の瞬間の光の位置を正確に把握します。

自由に伝播する電子は光と相互作用し、その状態を変化させます|研究者の礼儀

実際、彼らはこの物理的原理を使用して、空間解像度の最高の時間でナノ構造内を伝播する光波のリアルタイムムービーを作成しました。

量子計算の方法

エネルギー中の電子参照ビームと電子イメージングビームを分離するために、研究者は電子と光の相互作用の量子的性質を利用しました。これにより、光パルスを使用して、電子波動関数に関するデータを暗号化することができました。超高速透過型電子顕微鏡でデータをマッピングすることが可能です。

全体として、この新しい手法には2つの大きな利点があります–

  1. 空間と時間でナノメートルとアト秒の精度で電磁界をイメージングします。
  2. 自由電子の量子特性を調整するために、量子コンピューティングアプリケーションに適用できます。

このアプローチは、他の既存の手法よりも最高の空間解像度を提供します。これまで、技術は自由に伝播する光子を使用する顕微鏡光学機器に限定されていました。

読む:可視光を赤外線に化学的に変換することが可能になりました

これは、光機器を集積回路に統合して小型化するための最初のステップです。この研究はまた、フォトニックコンピュータのナノ粒子と原子で光がどのように振る舞うかをよりよく理解する可能性を開きます。


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