นักวิจัยในเยอรมนีและออสเตรเลียได้ปลูกวัสดุสองมิติโดยตรงบนเส้นใยแก้วนำแสงเป็นครั้งแรก โดยสร้างแพลตฟอร์มไฮบริดใหม่พร้อมการใช้งานที่เป็นไปได้ในอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก รวมถึงเครื่องตรวจจับแสงและตัวแปลงแสงที่ไม่ใช่เชิงเส้นในงานของพวกเขา สมาชิกในทีมนำโดยFalk Eilenberger , Andrey TurchaninและAntony Georgeแห่งUniversity of JenaและMarkus A.
มุ่งเน้นไปที่กลุ่มผลึกที่รู้จักกันในชื่อ Transition Metal
dichalcogenides (TMDCs) วัสดุเหล่านี้มีสูตรทางเคมี MX 2โดยที่ M เป็นโลหะทรานซิชัน เช่น โมลิบดีนัมหรือทังสเตน และ X เป็น chalcogen เช่น กำมะถัน ซีลีเนียม หรือเทลลูเรียม ในรูปแบบที่เป็นกลุ่ม TMDC ทำหน้าที่เป็นเซมิคอนดักเตอร์ช่องว่างแถบแบนด์ทางอ้อม อย่างไรก็ตาม เมื่อลดขนาดลงจนถึงความหนาของชั้นเดียว พวกมันจะทำหน้าที่เป็นสารกึ่งตัวนำช่องว่างแถบแถบโดยตรง ซึ่งสามารถดูดซับและเปล่งแสงที่ประสิทธิภาพสูง
คุณสมบัตินี้หมายความว่า TMDC ในรูปแบบ 2D เป็นส่วนประกอบที่น่าสนใจสำหรับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ไดโอดเปล่งแสง เลเซอร์ เครื่องตรวจจับแสง และเซลล์แสงอาทิตย์ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ทำวงจรสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เซ็นเซอร์ หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่นต่ำ และการรวมเข้ากับเส้นใยแก้วนำแสงอาจนำไปสู่การใช้งานเพิ่มเติมในอุปกรณ์ออปติคัลที่ไม่ใช่เชิงเส้นและเทคโนโลยีควอนตัม แต่มีสิ่งที่จับได้: งานในการถ่ายโอนวัสดุที่เปราะบางและบางเป็นอะตอมไปยังเส้นใยแก้วนำแสงนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย และจนถึงตอนนี้ก็ต้องดำเนินการด้วยตนเองทีละชั้นทีละชั้น
ที่สุดของทั้งสองโลกความก้าวหน้าเกิดขึ้น
เมื่อทีมซึ่งรวมถึงนักวิทยาศาสตร์จากSydney Nano , Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOFและUniversity of Adelaideได้พัฒนากระบวนการเติบโตใหม่สำหรับ TMDC 2D “ด้วยการวิเคราะห์และควบคุมพารามิเตอร์การเจริญเติบโต เราได้ระบุสภาวะที่วัสดุ 2D สามารถเติบโตได้โดยตรงในเส้นใย” Turchanin อธิบาย “เทคนิคนี้มีพื้นฐานมาจากการสะสมไอสารเคมีที่อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส ซึ่งแม้อุณหภูมิสูงจะไม่ส่งผลต่อคุณสมบัติของเส้นใยแก้วนำแสง ซึ่งทนความร้อนได้สูงถึง 2,000 องศาเซลเซียส”
แพลตฟอร์มไฮบริด “ผสมผสานสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลก” จอร์จกล่าว เขาอธิบายว่าความหนาเล็กน้อยของ TMDC และพื้นผิวระนาบหมายความว่าความยาวที่แสงและสสารสามารถโต้ตอบได้มักจะถูกจำกัดให้น้อยกว่านาโนเมตร ความยาวการโต้ตอบสั้น ๆ นี้ช่วยลดทั้งการตอบสนองทางแสงของ TMDC และประเภทของแอปพลิเคชันที่เป็นไปได้ แม้ว่าการจับคู่ TMDC กับเครื่องสะท้อนเสียงแบบออปติคัลจะช่วยเพิ่มการโต้ตอบของสสารแสง แต่กลยุทธ์นี้จำกัดเฉพาะการสั่นพ้องแบบแนร์โรว์แบนด์ ซึ่งหมายความว่าการทำงานแบบบรอดแบนด์และความเร็วสูงยังคงเป็นสิ่งที่ท้าทาย ในทางตรงกันข้าม การรวม TMDC เข้ากับท่อนำคลื่นหรือเส้นใยนำแสงโดยตรงจะเพิ่มความยาวของการโต้ตอบอย่างมาก แม้แต่กับแสงบรอดแบนด์
ในขณะที่ความพยายามในการผสานรวมครั้งก่อนได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่เหมาะสำหรับการใช้งานขนาดใหญ่ เทคนิคใหม่นี้เอาชนะข้อจำกัดนี้ได้ การปลูกวัสดุ 2D โดยตรงบนเส้นใยแก้วนำแสงเป็นกระบวนการที่ปรับขนาดได้ โดยจะเปลี่ยนเส้นใยให้เป็นท่อนำคลื่นที่มีฟังก์ชัน 2 มิติ และผลิตผลึก TMDC คุณภาพสูงแบบแยกกระจายซึ่งมีความยาวประมาณ 20 ไมครอนบนเส้นใยที่มีความยาวไม่กี่เซนติเมตร
พื้นที่ใช้งานที่เป็นไปได้ทีมงานระบุว่า มีสองส่วนหลัก
ที่ระบบไฮบริดใหม่สามารถค้นหาการใช้งานได้ ประการแรกคือการตรวจวัดก๊าซ ในที่นี้ คุณสมบัติการเปล่งแสงของ TMDC จะเปลี่ยนไปเมื่อก๊าซถูกดูดซับเข้าสู่เส้นใยที่ทำหน้าที่ นำไปสู่การเปลี่ยนสีของแสงในเส้นใย เนื่องจากเส้นใยบางมาก เซ็นเซอร์ก๊าซที่ใช้เทคโนโลยีนี้อาจเหมาะสำหรับเทคโนโลยีชีวภาพหรือการใช้งานทางการแพทย์ นักวิจัยกล่าว
เหตุใดเราจึงต้องการเส้นใยแก้วนำแสงชนิดใหม่อีกวิธีหนึ่งที่เป็นไปได้คือการใช้เส้นใยแก้วนำแสงคอมโพสิตเป็นตัวแปลงแสงแบบไม่เชิงเส้นซึ่งสามารถแปลงพัลส์เลเซอร์เป็นแสงสีขาวสำหรับสเปกโทรสโกปี นักวิจัย Jena ยังกล่าวถึงการใช้งานในควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์และการสื่อสารควอนตัม Eilenberger บอกกับ Physics Worldว่า”แอปพลิเคชันเหล่านี้จะใช้ประโยชน์จากแนวโน้มของ TMDC ในการสร้างตัวปล่อยโฟตอนเดี่ยวรอบจุดบกพร่องหรือความไม่เป็นเชิงเส้นขนาดใหญ่สำหรับการแปลงพารามิเตอร์ที่เกิดขึ้นเอง”
นักวิจัยที่รายงานงานของพวกเขาในAdvanced Materialsระบุว่าความสำเร็จของพวกเขามาจาก “ความเชี่ยวชาญที่หลากหลาย” ในทีมสหวิทยาการระดับสูง พวกเขาได้ยื่นคำขอรับสิทธิบัตรสำหรับการประดิษฐ์ของพวกเขา และตอนนี้วางแผนที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการโต้ตอบของสสารแสงโดยการปรับเรขาคณิตของเส้นใยก่อนที่จะสาธิตแอปพลิเคชันการตรวจจับด้วยแพลตฟอร์มของพวกเขา
แบบจำลองเผยให้เห็นว่าการฆ่าเซลล์ภูมิคุ้มกันที่ไหลเวียนลดลงอย่างมากเมื่ออัตราปริมาณเพิ่มขึ้น จินแบ่งปันตัวอย่างด้วยพารามิเตอร์ที่เลือกเพื่อสะท้อนการฉายรังสี 30 Gy ของปอดมนุษย์ “เปอร์เซ็นต์ของการหมุนเวียนเซลล์ภูมิคุ้มกันที่ถูกฆ่าลดลงจาก 95% ที่อัตราปริมาณรังสีต่ำมากเหลือเพียง 10% ที่อัตราปริมาณรังสีที่สูงมาก” เขาอธิบาย
เมื่อพิจารณาถึงผลกระทบของเวลาการไหลเวียนโลหิตและตำแหน่งที่ฉายรังสีเปิดเผยว่าอัตราปริมาณยาตามเกณฑ์สำหรับเอฟเฟกต์ FLASH ที่จะเกิดขึ้นเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาหมุนเวียนลดลงและเมื่อ A% เพิ่มขึ้น “อัตราปริมาณยาตามเกณฑ์นี้ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย” นายจินกล่าว “สำหรับหนู จะเท่ากับ 10 Gy/s สำหรับสมองทั้งหมด 40 Gy/s สำหรับปอดและช่องท้อง และ 90 Gy/s สำหรับหัวใจ ผลลัพธ์นี้คล้ายกับรายงานผลของ FLASH ในการทดลอง”
Jin ชี้ให้เห็นว่าระดับของเกณฑ์นี้อาจต่ำกว่าในมนุษย์ถึง 10 เท่าเมื่อเทียบกับหนู “นี่เป็นสิ่งสำคัญมาก เพราะมันแสดงให้เห็นว่าระบบ FLASH ที่ใช้ X-ray สามารถพัฒนาได้และไม่ท้าทายอย่างที่เราคิดไว้ก่อนหน้านี้” เขาอธิบายแบบจำลองยังแสดงให้เห็นว่าผลของ FLASH ต่อเซลล์ภูมิคุ้มกันเพิ่มขึ้นที่ค่าขนาดยาต่อเศษส่วนที่สูงขึ้น เอฟเฟกต์ FLASH จะเด่นชัดขึ้นที่มากกว่า 20 Gy/เศษส่วน และหายไปเมื่อได้รับปริมาณน้อยกว่า 2 Gy/เศษส่วน Jin ตั้งข้อสังเกตว่าเอฟเฟกต์ FLASH จะหายไปเมื่อ B% เป็น 100% ซึ่งแสดงถึงการฉายรังสีทั้งหมดในร่างกาย
Credit : creativedotmedia.info cuibfoundation.org diablo3witchdoctorguide.net discountairjordans13.com diwaligreetings.org
