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結合兩項諾貝爾獎獲獎技術 新型微芯片可高精度測量材料距離
2023年04月03日 11:33:35
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：4839
近日，荷蘭代爾夫特理工大學的物理學家首次將光學捕獲與光學頻率梳兩項諾貝爾獎獲獎技術結合在一起，在微芯片上創立了一項新技術。這種微芯片可以高精度測量材料的距離，例如水下或醫學成像。
【化工儀器網 項目成果】光學捕獲(Optical trapping)又稱光鑷(Optical tweezers)是一種新型的光學微操作技術。它將一束光用高數值孔徑的物鏡聚焦成微米級的光斑形成梯度來實現對微小粒子的捕獲和移動。
光學頻率梳(OFC)是指在頻譜上由一系列均勻間隔且具有相干穩定相位關系的頻率分量組成的光譜。光學頻率梳光梳相當于一個光學頻率綜合發生器，可將銫原子微波頻標與光頻標準確而簡單的聯系起來，為發展高分辨率、高精度、高準確性的頻率標準提供了載體。
近日，荷蘭代爾夫特理工大學的物理學家首次將光學捕獲與光學頻率梳兩項諾貝爾獎獲獎技術結合在一起，在微芯片上創立了一項新技術。這種微芯片可以高精度測量材料的距離，例如水下或醫學成像。由于該技術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。這可能會引領監測地球氣候和人類健康的新技術。
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，厚度是頭發的千分之一。如果用簡單的激光束對準它們，“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尺。
這項新技術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。
“只需要插入一個激光器，而不需要其他任何東西——不需要復雜的反饋回路或調整某些參數。這使其成為一種非常簡單和低功耗的技術，更容易在微芯片上小型化。”論文通訊作者Richard Norte說，“一旦實現，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。”這項技術可以用于水下精確測量、醫學成像和量子技術等。
相關論文Mechanical overtone frequency combs于近日發表在國際期刊《自然-通訊》(Nature Communications)
參考資料來源：中國科學報
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