นักฟิสิกส์ในเยอรมนีและออสเตรียใช้โฟตอนคู่พันกันเพื่อสร้างภาพภายใต้พื้นผิวของวัสดุที่กระจายแสง การวิจัยนำโดย Aron Vanselow และSven Ramelowจาก Humboldt University of Berlin และได้รับภาพความละเอียดสูงของตัวอย่างโดยใช้โฟตอน “ultra-broadband” ที่มีความยาวคลื่นต่างกันมาก โฟตอนตัวหนึ่งตรวจสอบตัวอย่าง ขณะที่อีกตัวอ่านข้อมูลภาพ ระบบที่มีขนาดกะทัดรัด
ต้นทุนต่ำ และไม่ทำลายล้างสามารถนำไปใช้งาน
ในการตรวจสอบเซรามิกขั้นสูงและการผสมในของเหลวได้ Optical coherence tomography (OCT) เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับโครงสร้างการถ่ายภาพใต้พื้นผิวของวัสดุโปร่งแสงและมีการใช้งานมากมายรวมถึงการสแกน 3 มิติของเนื้อเยื่อชีวภาพ เทคนิคนี้ใช้อินเทอร์เฟอโรเมทรีเพื่อปฏิเสธแสงส่วนใหญ่ที่กระจัดกระจายหลายครั้งในวัตถุ โดยเน้นไปที่กรณีที่หายากซึ่งแสงจะกระเจิงเพียงครั้งเดียวจากจุดสนใจ ซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบวัสดุด้วยแสงที่มองเห็นหรือใกล้อินฟราเรด ซึ่งสามารถผลิตและตรวจจับได้ง่าย แต่ในวัสดุบางชนิด เช่น เซรามิก สี และตัวอย่างที่มีรูพรุนขนาดเล็ก แสงที่มองเห็นได้และแสงอินฟราเรดใกล้จะกระจัดกระจายอย่างมาก ซึ่งจำกัดการใช้ OCT อย่างไรก็ตาม แสงอินฟราเรดกลางสามารถทะลุเข้าไปในตัวอย่างเหล่านี้ได้ลึกขึ้นโดยไม่กระเจิง แต่แสงนี้สร้างและตรวจจับได้ยากกว่ามาก
Vanselow, Ramelow และเพื่อนร่วมงานหลีกเลี่ยงปัญหานี้โดยใช้โฟตอนพัวพันทางกลควอนตัมซึ่งโฟตอนหนึ่งเป็นอินฟราเรดกลางและอีกอันมองเห็นได้หรือใกล้อินฟราเรด คู่ที่พัวพันเกิดขึ้นจากการยิงลำแสงเลเซอร์ “ปั๊ม” ไปที่คริสตัลไม่เชิงเส้นเฉพาะที่พัฒนาโดยทีมงาน สิ่งนี้จะสร้างโฟตอนคู่พันกัน – โฟตอน “คนขี้เกียจ” อินฟราเรดกลางและโฟตอน “สัญญาณ” ที่มองเห็นได้ / ใกล้อินฟราเรด
โฟตอนคนขี้เกียจ ผลึกที่ไม่เป็นเชิงเส้น
ตั้งอยู่ในอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์และในแขนข้างหนึ่งของอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ แสงจะถูกแยกออก ดังนั้นโฟตอนคนเดินเตาะแตะจะกระทบกับวัตถุที่จะถ่ายภาพ ในขณะที่โฟตอนสัญญาณถูกสะท้อนด้วยกระจกเงา แขนอีกข้างหนึ่งของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์มีเครื่องตรวจจับที่วัดโฟตอนสัญญาณ เนื่องจากโฟตอนทั้งสองพันกัน ข้อมูลเกี่ยวกับโฟตอนคนเดินเตาะแตะ (และด้วยเหตุนี้วัตถุ) สามารถรวบรวมได้จากการวัดบนโฟตอนอ้างอิง ข้อมูลนี้ใช้เพื่อสร้างภาพของวัตถุ
วิธีการตรวจจับที่ได้รับแรงบันดาลใจจากควอนตัมสร้างภาพ OCT คุณภาพสูง ทีมทดสอบประสิทธิภาพของระบบภาพของพวกเขาโดยใช้ตัวอย่างที่รวมชั้นสีและกองเซรามิกอลูมินาที่แกะสลักด้วยไมโครแชนเนล พวกเขาสร้างภาพทั้ง 2D และ 3D ของตัวอย่าง จนถึงความละเอียดระดับไมโคร ทั้งหมดนี้ช่วยปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนของ OCT อินฟราเรดกลางแบบเดิมขึ้นหนึ่งล้านเท่า สิ่งนี้เห็นด้วยกับการคาดการณ์ตามทฤษฎีของทีมสำหรับประสิทธิภาพที่ดีที่สุดของการตั้งค่า ซึ่งหมายความว่ามันถูกจำกัดโดยเสียงควอนตัมที่แท้จริงเท่านั้น
ทีมงานกล่าวว่าเทคโนโลยีนี้สามารถนำมาใช้เพื่อดูวัสดุภายในที่ไม่สามารถเข้าถึงเทคนิคที่ไม่ทำลายอื่น ๆ ได้ การใช้งานอาจรวมถึงการศึกษาเซรามิกที่มีอลูมินาเป็นหลัก ซึ่งใช้สำหรับการทดสอบยาและการตรวจจับดีเอ็นเอ เนื่องจากมีขนาดที่กำหนดไว้อย่างดีและรูพรุนมีความหนาแน่นสูง ในที่อื่นๆ สามารถใช้รูปแบบ OCT ที่ปรับปรุงใหม่เพื่อสร้างภาพแบบเรียลไทม์ของการผสมด้วยไมโครสเกลในของเหลว เซรามิกที่พิมพ์ 3 มิติที่ออกแบบทางวิศวกรรมอย่างแม่นยำ และการควบคุมคุณภาพสำหรับการเคลือบยา
มีการสังเกตเอฟเฟกต์แปลก ๆ ที่เรียกว่า “อุโมงค์ไคลน์”
เป็นครั้งแรกในการทดลองเกี่ยวกับคลื่นเสียงในผลึกเสียง เช่นเดียวกับการยืนยันคำทำนายที่มีอายุนับศตวรรษว่าอนุภาคสัมพัทธภาพ (ที่เดินทางด้วยความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง) สามารถผ่านกำแพงพลังงานที่มีการส่งสัญญาณ 100% การวิจัยที่ทำในประเทศจีนและสหรัฐอเมริกาอาจนำไปสู่การถ่ายภาพโซนาร์และอัลตราซาวนด์ที่ดีขึ้น .
การขุดอุโมงค์ควอนตัมหมายถึงความสามารถของอนุภาคในการทะลุผ่านสิ่งกีดขวางที่มีศักยภาพพลังงาน แม้ว่าจะมีพลังงานไม่เพียงพอที่จะข้ามหากระบบอธิบายโดยฟิสิกส์คลาสสิก การขุดอุโมงค์เป็นผลจากความเป็นคู่ของคลื่นและอนุภาคในกลศาสตร์ควอนตัม โดยที่ฟังก์ชันคลื่นของอนุภาคจะขยายเข้าไปในและเกินกว่าสิ่งกีดขวาง
โดยปกติ ความน่าจะเป็นที่การขุดอุโมงค์จะเกิดขึ้นจะน้อยกว่า 100% และลดลงแบบทวีคูณเมื่อความสูงและความกว้างของสิ่งกีดขวางเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ในปี 1929 นักฟิสิกส์ชาวสวีเดน ออสการ์ ไคลน์ คำนวณว่าอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบเท่าแสงจะลอดอุโมงค์ผ่านสิ่งกีดขวางด้วยความแน่นอน 100% โดยไม่คำนึงถึงความสูงและความกว้างของสิ่งกีดขวาง
quasiparticles สัมพัทธภาพการทดสอบการทำนายที่น่าทึ่งนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ายากเนื่องจากความท้าทายในการเร่งความเร็วของอิเล็กตรอนให้เป็นความเร็วที่ต้องการและสร้างอุปสรรคที่เหมาะสมสำหรับการขุดอุโมงค์ ไม่นานมานี้ นักฟิสิกส์ได้ค้นพบว่าพฤติกรรมร่วมกันของอิเล็กตรอนในกราฟีนสร้างอนุภาคควอซิเพิลที่ไร้มวลซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง แม้ว่าคุณลักษณะทางอ้อมบางประการของการขุดอุโมงค์ของไคลน์จะพบเห็นได้ในกราฟีน แต่หลักฐานที่แน่ชัดสำหรับการส่งสัญญาณ 100% นั้นยังคงเข้าใจยาก
ในงานล่าสุดนี้Xiang Zhangแห่งมหาวิทยาลัยฮ่องกงและเพื่อนร่วมงานได้สร้างระบบทดลองที่ใช้คลื่นเสียงเพื่อจำลองพฤติกรรมของอนุภาคควอซิเพิลเชิงสัมพันธ์ในกราฟีน ในการทำเช่นนี้ ทีมงานได้สร้างบาเรียขึ้นโดยใช้โครงระแนงสามเหลี่ยม 2 มิติ 2 มิติที่แตกต่างกันซึ่งทำจากกระบอกอะคริลิก (ดูรูป) เช่นเดียวกับโครงข่ายอะตอม 2 มิติของกราฟีนที่ส่งผลต่อพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในกราฟีน ผลึกโฟนิกส์เหล่านี้ก็ส่งผลต่อพฤติกรรมของคลื่นเสียง ซึ่งสร้างการกระตุ้นด้วยอะคูสติกแบบควอซิพาร์ติเคิลซึ่งมีพฤติกรรมเหมือนอิเล็กตรอนเชิงสัมพันธ์
ในขณะที่ผลึกโฟโนนิกทั้งสองมีค่าคงที่ขัดแตะเท่ากัน (ระยะห่างระหว่างกระบอกสูบทั้งสองคือ 28 มม. ในทั้งสอง) พวกมันแต่ละอันทำจากกระบอกสูบที่มีรัศมีต่างกัน (12 มม. และ 7 มม.) กำแพงกั้นอุโมงค์ถูกสร้างขึ้นโดยการประกบบริเวณตาข่ายขนาด 7 มม. ระหว่างสองส่วนที่มีตาข่าย 12::มม. ในขณะที่อนุภาคควอซิพิเคิลอะคูสติกสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างง่ายดายในบริเวณ 12 มม. พวกมันพบสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นภายในขอบเขต 7 มม.
Credit : steelersluckyshop.com thebeckybug.com thedebutantesnyc.com theproletariangardener.com touchingmyfatherssoul.com
