获得诺贝尔奖的科学是澳大利亚超高速激光物理研究的关键
总之
- 斯威本大学的研究人员使用了2018年诺贝尔物理学奖得主开发的超快激光技术
- 激光脉冲被用于研究新材料，这些新材料可用于未来的低能电子产品
- 斯威本是澳大利亚第一个安装超快激光系统的实验室
2018年诺贝尔物理学奖得主Gérard Mourou教授和Donna Strickland博士开发的产生高强度超短光脉冲的技术，为斯威本大学的研究中使用的重要科学方法提供了基础。
ARC未来低能电子技术卓越中心(舰队)首席研究员斯威本，副教授杰夫戴维斯使用激光脉冲只是一个几千万亿分之一秒的持续时间来研究可用于未来低能量电子产品的新型复杂材料。
研究领域是超快“飞秒”光谱学——一飞秒是十亿分之一秒的百万分之一。
戴维斯副教授解释说:“这些持续时间极短的脉冲对于测量电子等亚原子粒子的演化是必要的。”
“当你想要测量某物移动的速度时，你需要一个发令枪来启动它，并需要一个东西来停止时钟。
“在100米赛跑中，这是显而易见的，因为与你按秒表上按钮的速度相比，跑100米所花费的时间要慢一些。
“但是当你想测量电子的精确演变时，它可以在飞秒内改变它们的属性或状态，你需要能够更快地启动和停止时钟。我们使用飞秒激光脉冲来实现这一目标。”
斯威本拥有南半球最集中的超快激光系统，许多都依赖于Strickland博士和Mourou教授开发的技术。事实上，斯威本是澳大利亚第一个在1998年安装这种放大激光系统的实验室，以提供对新材料的基本理解。
Chirped-pulse放大
Mourou教授和Strickland博士开发的啁啾脉冲放大(CPA)技术使许多领域的科学发现成为可能。
CPA允许每微秒产生高能脉冲(每秒100万个脉冲)，这意味着可以在合理的时间内进行光谱测量，从而获得足够的数据，从而将微弱信号的噪声水平降至最低。
这也使得改变不同的控制参数成为可能，以建立影响特定过程的动力学和机制的重要因素的全面图景。
激光脉冲的极高能量确保了非线性过程是有效的。这使得研究人员能够“调整”波长，产生横跨电磁波谱的激光，从远红外线，到可见光，紫外线，甚至x射线。
探测属性并强制FLEET中的临时状态
除了探测新奇复杂的材料，这些高能、超短的激光脉冲还可以用来控制这些材料的性质，甚至驱动它们改变状态，成为物质的新型量子态。
戴维斯副教授解释说:“在FLEET，我们正在开发将二维材料从普通绝缘体转变为拓扑绝缘体的方法，然后再变回来。”
拓扑绝缘体是一种相对较新的物质状态，被2016年诺贝尔物理学奖认可，它不通过内部导电，而是电流可以在没有电阻的情况下沿边缘流动，因此没有能量损失。
杰夫·戴维斯副教授在他的光学表后面，他使用超快飞秒光谱技术来揭示复杂系统中的过程机制。
FLEET将利用这种独特的特性开发新一代拓扑电子设备，在切换时不浪费能量。
这项拟议的技术还可能比目前硅基电子产品的转换速度快得多。
戴维斯副教授说:“超快激光脉冲可以精确控制材料的性质，为我们提供了超快开关的潜力。”
“这种精致的控制和我们对动态的超快测量将使我们能够充分理解这些相变，使我们能够在未来的设备中优化它们的控制。
“这是基础科学，但有一个直接的应用程序戴维斯副教授解释道。
“这些实验增强了我们对拓扑相变的基本理解，我们将这些知识用于未来超低能量、基于拓扑的电子产品的研究。”