इलेक्ट्रॉन्स की फोटोग्राफी के लिए NTHU शोधकर्ताओं ने विकसित की टेक्नोलॉजी
Business Wire Indiaताइवान स्थित National Tsing Hua University (नेशनल चिंग-व्हा यूनिवर्सिटी) (NTHU) की एक शोध टीम ने एटोसेकंड एक्स्ट्रीम अल्ट्रावायोलेट पल्स का निर्माण कर नैनोवर्ल्ड में एक पल को कैप्चर करने का कारनामा किया है। यह प्रकाश का स्त्रोत 5-नैनोमीटर स्केल वस्तुओं की तस्वीरें लेने के लिए एक नैनो कैमेरे का काम कर सकता है, जो इलेक्ट्रॉन जैसे कणों की तरह काफी उच्च रफ्तार में गतिमान रहते हैं। इस टेक्नोलॉजी के द्वारा कम्प्यूटर्स और कम्यूनिकेशन के लिए महत्वपूर्ण रूप से बढ़ी हुई रफ्तार के साथ अगले जनरेशन के ट्रान्ज़िस्टर्स और मेमोरी चिप्स के डिज़ाइन और अधिक उन्नत होने की उम्मीद है। ईलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग के असोसिएट प्रोफेसर Ming-Chang Chen और इंस्टिट्यूट ऑफ न्यूक्लियर इंजीनियरिंग एवं साइंस के असोसिएट प्रोफेसर Ming-Wei Lin के नेतृत्व में टीम ने, दुनिया में सबसे पहली बार, एक अटर्बियम-डोप्ड लेज़र को 3,000 एटोसेकंड्स तक कॉम्प्रेस करने के लिए एक उच्च कार्यक्षमता वाली पल्स कॉम्प्रेशन टेक्नोलॉजी विकसित की है। जब इस प्रकार के स्त्रोत को एक अक्रिय गैस पर आगे और अधिक केंद्रित किया गया, तो इससे केवल 290 एटोसंकेड्स की अवधि वाले एक्स्ट्रीम अल्ट्रावायोलेट पल्स (अत्यधिक पराबैंगनी स्पंदन) का निर्माण हुआ। इस नवाचारी टेक्नोलॉजी के पेटंट के लिए अमेरिका, यूरोप और ताइवान में आवेदन किया गया है और टीम द्वारा किए गए शोध को एक प्रतिष्ठित और शीर्ष पत्रिका साइस एडवांसेज़ में प्रकाशित किया गया है। इलेक्ट्रॉन्स बहुत ही सूक्ष्म और तेज़ गति वाले होते हैं और इसलिए इनकी फोटोग्राफी करना बहुत बड़ी चुनौती है। Chen ने समझाते हुए कहा कि यह ठीक उसी तरह है जैसे उड़ते हुए हमिंग बर्ड (गुंजन पक्षी) की फोटोग्राफी के लिए एक तेज़ शटर स्पीड का उपयोग किया जाता है ताकि तेज़ी से हिलने वाले पंखों की समस्या का स्पष्ट हल निकाला जा सके। इसलिए, क्योंकि इलेक्ट्रॉन्स इतने तेज़ गति में रहते हैं, इनकी फोटोग्राफी करने के लिए एक ऐसे कैमेरे की ज़रूरत होती है जिसमें काफी तेज़ गति वाली चीज़ों की तस्वीरें लेने के लिए हाइ टाइम रेजॉल्यूशन और इन छोटे और सूक्ष्म चीज़ों की तस्वीरें लेने के लिए हाइ स्पेशियल रेज़ॉल्यूशन हो। इसके साथ ही Chen ने एक मापन में स्पेशियल (स्थानिक) रिजॉल्यूशन में सुधार लाने के लिए छोटी वेवलेंथ के प्रकाश स्त्रोत विकसित करने के महत्व की ओर भी ध्यान आकर्षित किया। दिखाई देने वाले प्रकाश के लिए 400-नेनोमीटर की वेव लगभग 400 नैनोमीटर का एक स्पेशियल रिजॉल्यूशन प्रदान करती है। इसके विपरीत, इस काम से पैदा होने वाली 10-नैनोमीटर एक्स्ट्रीम अल्ट्रावायोलेट लाइट का उपयोग करते हुए 10 नैनोमीटर्स तक का काफी बेहतर स्पेशियल रिजॉल्यूशन हासिल किया जा सकता है। जबकि, 290 एटोसेकंड्स की अवधि के साथ, हमारे पल्सेस मापने हेतु एक अल्ट्राफास्ट शटर स्पीड हासिल करने के लिए सक्षम बनाती हैं। पल्स अवधि को बहुत अधिक घटाने के लक्ष्य के साथ टीम एक “स्पेक्ट्रम ब्रॉडनिंग एवं पल्स कंप्रेशन” टेक्नोलॉजी पर ध्यान केंद्रित कर रही है और इसके लिए स्पेस में विभिन्न फ्रिक्वेंसी के अधिक लाइट वेव्स को पहले उत्तेजित किया जाता है और इन नई वेव्स के पीक को संरेखित किया जाता है ताकि इन्हें सुपरइंपोज़ किया जा सके। स्पेक्ट्रल ब्रॉडनिंग और कंप्रेशन की इस प्रक्रिया को दोहरा कर पल्स की अवधि को छोटा किया जा सकता है और पल्स पीक में बढ़ोतरी की जा सकती है। इस टेक्नोलॉजी के माध्यम से 550 के एक उल्लेखनीय कंप्रेशन अनुपात के साथ, पल्स की अवधि को 160,000 एटोसेकंड्स से 290 एटोसेकंड्स तक कंप्रेस किया जा सकता है। Chen ने कहा कि एक पंरपरागत कैमेरे की सर्वाधिक स्पीड करीब एक सेकंड का एक हजारवें भाग जितनी हो सकती है, लेकिन एक एटोसेकंड-स्तर के कैमेरे के लिए शटर टाइम दस ट्रलियन गुना तेज़ हो सकता है जिससे तेज रफ्तार में गतिमान रहने वाले इलेक्ट्रॉन्स की फोटोग्राफी करना संभव हो पाता है। भविष्य में इस टेक्नोलॉजी का उपयोग प्रीसीशन सेमीकंडक्टर्स और सेंसर्स के नैनो-स्केल कंपोनेंट में हो सकता है जिसके लिए नैनोडिवाइसेज़ की गतिशीलता का विश्लेषण करने के लिए एटोसेकंड प्रकाश स्त्रोतों की ज़रूरत होती है। तस्वीरें/मल्टीमीडिया गैलरी उपलब्ध: https://www.businesswire.com/news/home/53333239/en संपर्क Holly Hsueh NTHU (886)3-5162006 hoyu@mx.nthu.edu.tw स्त्रोत: National Tsing Hua University (नेशनल चिंग-व्हा यूनिवर्सिटी)
Business Wire Indiaताइवान स्थित National Tsing Hua University (नेशनल चिंग-व्हा यूनिवर्सिटी) (NTHU) की एक शोध टीम ने एटोसेकंड एक्स्ट्रीम अल्ट्रावायोलेट पल्स का निर्माण कर नैनोवर्ल्ड में एक पल को कैप्चर करने का कारनामा किया है। यह प्रकाश का स्त्रोत 5-नैनोमीटर स्केल वस्तुओं की तस्वीरें लेने के लिए एक नैनो कैमेरे का काम कर सकता है, जो इलेक्ट्रॉन जैसे कणों की तरह काफी उच्च रफ्तार में गतिमान रहते हैं। इस टेक्नोलॉजी के द्वारा कम्प्यूटर्स और कम्यूनिकेशन के लिए महत्वपूर्ण रूप से बढ़ी हुई रफ्तार के साथ अगले जनरेशन के ट्रान्ज़िस्टर्स और मेमोरी चिप्स के डिज़ाइन और अधिक उन्नत होने की उम्मीद है।
ईलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग के असोसिएट प्रोफेसर Ming-Chang Chen और इंस्टिट्यूट ऑफ न्यूक्लियर इंजीनियरिंग एवं साइंस के असोसिएट प्रोफेसर Ming-Wei Lin के नेतृत्व में टीम ने, दुनिया में सबसे पहली बार, एक अटर्बियम-डोप्ड लेज़र को 3,000 एटोसेकंड्स तक कॉम्प्रेस करने के लिए एक उच्च कार्यक्षमता वाली पल्स कॉम्प्रेशन टेक्नोलॉजी विकसित की है। जब इस प्रकार के स्त्रोत को एक अक्रिय गैस पर आगे और अधिक केंद्रित किया गया, तो इससे केवल 290 एटोसंकेड्स की अवधि वाले एक्स्ट्रीम अल्ट्रावायोलेट पल्स (अत्यधिक पराबैंगनी स्पंदन) का निर्माण हुआ। इस नवाचारी टेक्नोलॉजी के पेटंट के लिए अमेरिका, यूरोप और ताइवान में आवेदन किया गया है और टीम द्वारा किए गए शोध को एक प्रतिष्ठित और शीर्ष पत्रिका साइस एडवांसेज़ में प्रकाशित किया गया है।
इलेक्ट्रॉन्स बहुत ही सूक्ष्म और तेज़ गति वाले होते हैं और इसलिए इनकी फोटोग्राफी करना बहुत बड़ी चुनौती है। Chen ने समझाते हुए कहा कि यह ठीक उसी तरह है जैसे उड़ते हुए हमिंग बर्ड (गुंजन पक्षी) की फोटोग्राफी के लिए एक तेज़ शटर स्पीड का उपयोग किया जाता है ताकि तेज़ी से हिलने वाले पंखों की समस्या का स्पष्ट हल निकाला जा सके। इसलिए, क्योंकि इलेक्ट्रॉन्स इतने तेज़ गति में रहते हैं, इनकी फोटोग्राफी करने के लिए एक ऐसे कैमेरे की ज़रूरत होती है जिसमें काफी तेज़ गति वाली चीज़ों की तस्वीरें लेने के लिए हाइ टाइम रेजॉल्यूशन और इन छोटे और सूक्ष्म चीज़ों की तस्वीरें लेने के लिए हाइ स्पेशियल रेज़ॉल्यूशन हो।
इसके साथ ही Chen ने एक मापन में स्पेशियल (स्थानिक) रिजॉल्यूशन में सुधार लाने के लिए छोटी वेवलेंथ के प्रकाश स्त्रोत विकसित करने के महत्व की ओर भी ध्यान आकर्षित किया। दिखाई देने वाले प्रकाश के लिए 400-नेनोमीटर की वेव लगभग 400 नैनोमीटर का एक स्पेशियल रिजॉल्यूशन प्रदान करती है। इसके विपरीत, इस काम से पैदा होने वाली 10-नैनोमीटर एक्स्ट्रीम अल्ट्रावायोलेट लाइट का उपयोग करते हुए 10 नैनोमीटर्स तक का काफी बेहतर स्पेशियल रिजॉल्यूशन हासिल किया जा सकता है। जबकि, 290 एटोसेकंड्स की अवधि के साथ, हमारे पल्सेस मापने हेतु एक अल्ट्राफास्ट शटर स्पीड हासिल करने के लिए सक्षम बनाती हैं।
पल्स अवधि को बहुत अधिक घटाने के लक्ष्य के साथ टीम एक “स्पेक्ट्रम ब्रॉडनिंग एवं पल्स कंप्रेशन” टेक्नोलॉजी पर ध्यान केंद्रित कर रही है और इसके लिए स्पेस में विभिन्न फ्रिक्वेंसी के अधिक लाइट वेव्स को पहले उत्तेजित किया जाता है और इन नई वेव्स के पीक को संरेखित किया जाता है ताकि इन्हें सुपरइंपोज़ किया जा सके। स्पेक्ट्रल ब्रॉडनिंग और कंप्रेशन की इस प्रक्रिया को दोहरा कर पल्स की अवधि को छोटा किया जा सकता है और पल्स पीक में बढ़ोतरी की जा सकती है। इस टेक्नोलॉजी के माध्यम से 550 के एक उल्लेखनीय कंप्रेशन अनुपात के साथ, पल्स की अवधि को 160,000 एटोसेकंड्स से 290 एटोसेकंड्स तक कंप्रेस किया जा सकता है।
Chen ने कहा कि एक पंरपरागत कैमेरे की सर्वाधिक स्पीड करीब एक सेकंड का एक हजारवें भाग जितनी हो सकती है, लेकिन एक एटोसेकंड-स्तर के कैमेरे के लिए शटर टाइम दस ट्रलियन गुना तेज़ हो सकता है जिससे तेज रफ्तार में गतिमान रहने वाले इलेक्ट्रॉन्स की फोटोग्राफी करना संभव हो पाता है। भविष्य में इस टेक्नोलॉजी का उपयोग प्रीसीशन सेमीकंडक्टर्स और सेंसर्स के नैनो-स्केल कंपोनेंट में हो सकता है जिसके लिए नैनोडिवाइसेज़ की गतिशीलता का विश्लेषण करने के लिए एटोसेकंड प्रकाश स्त्रोतों की ज़रूरत होती है।
तस्वीरें/मल्टीमीडिया गैलरी उपलब्ध: https://www.businesswire.com/news/home/53333239/en
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Holly Hsueh NTHU
(886)3-5162006
hoyu@mx.nthu.edu.tw
स्त्रोत: National Tsing Hua University (नेशनल चिंग-व्हा यूनिवर्सिटी)
