บาคาร่าเว็บตรง ภาพถ่ายเลเซอร์ส่องสว่างวัสดุภายในห้องอุณหภูมิต่ำ ทึบแสงถึงโปร่งใส: เลเซอร์แรงสูงที่ส่องสว่างวัสดุในห้องที่มีอุณหภูมิต่ำ เลเซอร์จะเปลี่ยนระดับความโปร่งใสของวัสดุในลักษณะย้อนกลับได้โดยไม่ให้ความร้อน พัลส์แสงเกินขีดสามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และแม่เหล็กของวัสดุบางชนิดได้อย่างมาก อันที่จริงแล้วพัลส์ดังกล่าวได้ถูกนำมาใช้เพื่อปรับเปลี่ยนช่องว่างของแถบใน
ฉนวนกราฟีนและทอพอโลยี ข้อเสียเปรียบหลักคือแสงเลเซอร์
ที่ใช้มีความเข้มข้นสูง ทำให้ง่ายต่อการสร้างความเสียหายให้กับวัสดุจากความร้อนที่มากเกินไป นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (Caltech) ได้พัฒนาวิธีการใหม่ที่สามารถแก้ปัญหานี้ได้ วิธีการของพวกเขาสามารถช่วยในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ที่ใช้แสงได้เร็วมาก และยังทำให้สามารถสร้างวัสดุต่างๆ เช่น แม่เหล็กควอนตัมที่แปลกใหม่ซึ่งยากหรือเป็นไปไม่ได้ในการผลิตตามธรรมชาติ
วิธีการของ Caltech อาศัยเทคนิคที่เรียกว่า Floquet engineering ซึ่งคุณสมบัติของระบบควอนตัมจะถูกปรับโดยใช้สนามที่ประยุกต์ เช่น สนามแสง ในช่วงเวลาสั้นๆ เทคนิคนี้ต้องใช้สนามไฟฟ้าแรงขับ (หรือ “การสูบ”) ที่มีคุณลักษณะที่เรียกว่าพารามิเตอร์ Floquet E ≡ eaE pu / ħΩโดยที่eคือประจุของอิเล็กตรอนaคือระยะห่างอะตอมของวัสดุE puคือสนามสูบน้ำ , ħคือค่าคงที่ของพลังค์ที่ลดลงและΩคือความถี่ในการขับขี่ สำหรับของแข็งทั่วไปที่มี≈ 3 Å ฟิลด์ที่ต้องการคือประมาณ 10 9 V m -1 ที่ความถี่แสงหรือใกล้อินฟราเรด – มากเกินพอที่จะทำให้วัสดุร้อนขึ้น
เพื่อแก้ปัญหาเรื่องความร้อนจากเลเซอร์
ทีมงานที่นำโดยDavid Hsiehได้เลือกฉนวนแม่เหล็ก แมงกานีส ฟอสเฟอร์ ไตรซัลไฟด์ (MnPS 3 ) ซึ่งตามธรรมชาติจะดูดซับแสงเพียงเล็กน้อยในช่วงความถี่กว้างในส่วนอินฟราเรดของแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นความถี่. จากนั้นพวกเขาได้ปรับความถี่ของแสงเลเซอร์อย่างละเอียดเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุโดยไม่ให้ความร้อนแก่แสง
วิศวกรรมแสงที่สอดคล้องกัน ในงานของพวกเขา Hsieh และเพื่อนร่วมงานใช้พัลส์แสงเลเซอร์อินฟราเรดแบบเข้มข้น ซึ่งแต่ละอันใช้เวลาประมาณ 10 -13วินาที เพื่อเปลี่ยนพลังงานของอิเล็กตรอนในตัวอย่างอย่างรวดเร็ว ในกระบวนการนี้ ออร์บิทัล 3 dที่เสื่อมสภาพห้าเท่าในแมงกานีสแบ่งออกเป็นสามส่วนที่มีพลังงานต่ำt 2 gและพลังงานสูงเช่น doublet การจัดเรียงใหม่นี้ทำให้วัสดุเปลี่ยนจากสถานะทึบแสงสูงเป็นสถานะโปร่งใสสูง ที่สำคัญ การเปลี่ยนแปลงสามารถย้อนกลับได้: เมื่อปิดลำแสงเลเซอร์แล้ว วัสดุจะเปลี่ยนกลับเป็นสถานะเดิมตามธรรมชาติโดยไม่สร้างความเสียหายใดๆ ต่อโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์
ใหม่ Floquet maser ดีมากในการตรวจจับสนามแม่เหล็กความถี่ต่ำ ทีมงานทราบว่าการพลิกกลับโดยธรรมชาตินี้จะไม่สามารถทำได้หากวัสดุดูดซับแสงเลเซอร์และทำให้ร้อนขึ้น พวกเขาอธิบายว่าวิธีการที่เรียกว่า “วิศวกรรมแสงที่สอดคล้องกัน” ทำงานเพราะแสงเลเซอร์เปลี่ยนความแตกต่างระหว่างช่องว่างแถบพลังงานของอิเล็กตรอนใน MnPS 3โดยไม่ต้อง “เตะ” อิเล็กตรอนไปสู่ระดับพลังงานที่ต่างกัน – กระบวนการที่สร้างความร้อน .
“ราวกับว่าคุณมีเรืออยู่ แล้วคลื่นลูกใหญ่ก็พัดเข้ามาและเขย่าเรืออย่างแรงโดยไม่ทำให้ผู้โดยสารคนใดตกลงมา” Hsieh อธิบาย “เลเซอร์ของเรากำลังเขย่าระดับพลังงานของวัสดุอย่างแรง และนั่นจะเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุ แต่อิเล็กตรอนยังคงอยู่”
เทคนิคซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในธรรมชาติสามารถใช้สร้างวัสดุประดิษฐ์
เช่น แม่เหล็กควอนตัมที่แปลกใหม่โดยใช้แสงได้ Hsieh กล่าวเสริม Stenchikov กล่าวว่าการศึกษาพิสูจน์แนวคิดนี้แสดงให้เห็นว่าแนวคิดนี้ใช้ได้ แต่จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์เพิ่มเติม “เราต้องทำงานต่อไปเพื่อพยายามเพิ่มประสิทธิภาพโครงการนี้ โดยดูจากขนาด [ของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ที่จำเป็น] และการกระจายที่เหมาะสมที่สุดสำหรับพื้นที่เฉพาะนี้” เขาอธิบาย
Stenchikov กล่าวว่าแผนการดังกล่าวในทางทฤษฎีสามารถทำงานในพื้นที่ชายฝั่งทะเลใด ๆ ที่มีลมทะเล เขาอธิบายว่าพวกเขาจะทำงานได้ดีที่สุดในพื้นที่ที่มีลมทะเลพัดแรง การระเหยจากทะเลในระดับสูง และฟลักซ์ของไอน้ำขนาดใหญ่
เซ็นเซอร์ควอนตัมที่อิงจากศูนย์ตำแหน่งว่างไนโตรเจนในเพชรสามารถใช้เพื่อตรวจหาไวรัส เช่น SARS-CoV-2 ซึ่งเป็นสาเหตุของการระบาดใหญ่ของ COVID-19 ในปัจจุบัน นี่คือการค้นพบของนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอเตอร์ลูในแคนาดา ซึ่งทำการจำลองทางคณิตศาสตร์อย่างละเอียดเพื่อแสดงให้เห็นว่าเทคนิคใหม่นี้จะทำให้สามารถตรวจจับไวรัสได้รวดเร็วและถูกกว่าด้วยความแม่นยำสูง
ตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน 2019 มีรายงานผู้ป่วย COVID-19 มากกว่า 400 ล้านรายทั่วโลก และมีผู้เสียชีวิตเกือบ 6 ล้านราย ค่าผ่านทางจำนวนมากนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการทดสอบที่รวดเร็วและคุ้มค่าซึ่งตรวจจับการติดเชื้อด้วยอัตราลบเท็จ (FNRs) ต่ำ การทดสอบดังกล่าวช่วยให้สามารถใช้มาตรการป้องกัน (เช่น การขอให้ผู้ติดเชื้อแยก) ได้ตั้งแต่เนิ่นๆ เมื่อพวกเขามีประสิทธิภาพสูงสุด ในกรณีที่ไม่มีการรักษา การทดสอบยังให้ข้อมูลที่สำคัญเพื่อช่วยนักระบาดวิทยาติดตามการแพร่กระจายของไวรัสและควบคุมการระบาด
ในปัจจุบัน การทดสอบไวรัส SARS-CoV-2 ที่แม่นยำและใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดนั้นอาศัยเทคนิคที่เรียกว่าปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสเชิงปริมาณแบบย้อนกลับ (RT-PCR) ซึ่งตรวจจับการมีอยู่ของสารพันธุกรรมของไวรัสหรืออาร์เอ็นเอ . การแยกและขยาย RNA จากตัวอย่างอาจใช้เวลาหลายชั่วโมง และต้องใช้บุคลากรที่ได้รับการฝึกอบรม การทดสอบพิเศษ และอุปกรณ์วิเคราะห์ อย่างไรก็ตาม FNR สำหรับวิธีนี้อาจเกิน 25% ขึ้นอยู่กับปริมาณไวรัสของตัวอย่างและวิธีที่ได้มา นี่เป็นปัญหา เนื่องจากผู้ติดเชื้อที่ได้รับผลลบเท็จอาจไม่แยกตัวและสามารถแพร่เชื้อไปยังผู้อื่นได้ บาคาร่าเว็บตรง
