Ultrahurtig verden fanget med ultratynde film

En film på kun 250 nanometer eller 0,00025 mm tyk har givet forskerne et smugkig ind i den ultrahurtige verden.

Filmen er lavet af gennemsigtige ledende oxider, en klasse af materialer, der almindeligvis bruges til smartphone-touchskærme og solcelleanlæg.

Nanofotonik-eksperter fra Heriot-Watt's Institute of Photonics and Quantum Sciences har bevist, at disse materialer kan fange og måle ultrahurtige hændelser meget bedre end nuværende systemer.

Dette kan føre til gennembrud inden for mange videnskabelige områder, herunder cellebiologi og kemi, hvor reaktioner sker og skal fanges på en milliontedel af en milliardtedel af et sekund.

Resultaterne er rapporteret i Nature Communications .

Dr. Marcello Ferrera, assisterende professor i nanofotonik ved Heriot-Watt University, ledede arbejdet sammen med kolleger fra University of Glasgow og Purdue University i USA.

"De ultratynde film, vi brugte, er materialer med nulindeks. Lys opfører sig helt anderledes i disse materialer, fordi brydningsindekset, som vi beskriver samspillet mellem lys og stof, nærmer sig nul. Det er en meget svær tilstand at opnå i fællesskab. materialer.

"Dette åbner op for en verden af ​​muligheder, fordi når indekset er så lille, begynder materialet at være meget modtageligt for ultrahurtige lysstimuli.

"Vi brugte denne forbedrede optiske følsomhed i et frekvensopløst optisk gating- eller FROG-system, som er et af de mest fundamentale værktøjer til at måle udviklingen af ​​ultrahurtige optiske hændelser.

"Det endelige resultat var en bemærkelsesværdig forbedring af alle nøglemålingerne, inklusive båndbredde, hastighed og energieffektivitet."

Ferrera påpeger, at hans nye system er afhængig af let tilgængelige, hyldematerialer. Det betyder, at teknologien hurtigt kan skifte fra laboratoriet til kommerciel anvendelse.

Han peger på en anden fordel ved systemet.

"Denne nye, nul-indeks FROG reducerer grundlæggende energikrav og giver også et bredere sæt af optisk information, der kan bruges i maskinlæring for at forbedre robusthed og nøjagtighed, når de karakteriserer ultrahurtige hændelser." + Udforsk yderligere

Nye polymermaterialer gør det nemmere at fremstille optiske forbindelser