빛이 닿지 않는 물체를 포착하는 새로운 홀로그램 방식

• 연구원은 자유롭게 전파하는 전자를 사용하여 빛이 파장의 한계를 넘어 어떻게 작용하는지 확인합니다.
• 그들은 나노 크기의 물체를 포착하는 새로운 홀로그램 방법을 개발할 수 있었습니다.
• 양자 계산의 새로운 문을 열 수 있습니다.

홀로그램의 개념은 1948년에 처음 발견되었지만 과학자들은 1960년 적절한 광원인 레이저가 발명될 때까지 홀로그램을 만들 수 없었습니다. 그 이후로 홀로그램은 디스플레이 및 과학 이미지 분야 모두에서 빠르게 확장되었습니다. .

광학 홀로그래피는 이제 거시적 재료 및 보안 응용 프로그램의 3D 이미징에 널리 사용되는 방법이 되었습니다. 그러나 이 방법의 공간 분해능은 빛의 파장(1마이크로미터)에 의해 제한됩니다. 따라서 더 작은(나노스케일) 물체를 이미징하는 데 사용할 수 없습니다.

최근 스위스 연방 공과 대학(Swiss Federal Institute of Technology)의 연구원들은 빛이 파장의 한계(나노미터 규모)를 넘어 어떻게 행동하는지 관찰하는 데 도움이 되는 기술을 고안했습니다. 그들은 전자를 자유롭게 전파하는 이상한 사진 매체를 사용했습니다.

전자는 빛과 상호작용합니다

빛과 자유전자의 방향은 기존 사진과 달리 빛의 위상에 민감하기 때문에 중요한 매개변수입니다. 빛과 상호작용한 후 전자는 서로 다른 에너지를 가진 중첩 상태로 존재합니다.

참조:과학 발전 | DOI:10.1126/sciadv.aav8358 | EPFL

이러한 전자가 다른 레이저 펄스와 상호 작용하면 둘 사이의 가장 작은 지연에 따라 상태가 빠르게 변경되어 매우 다른 에너지 분포를 나타냅니다. 연구원들은 주어진 순간에 빛의 위치를 ​​정확하게 파악하기 위해 에너지 분포 지도를 작성합니다.

자유롭게 전파하는 전자는 빛과 상호 작용하여 상태를 변경합니다. | 연구원 제공

사실, 그들은 이 물리적 원리를 사용하여 공간 분해능의 가장 좋은 시간에 나노구조에서 전파하는 광파의 실시간 동영상을 만들었습니다.

양자 계산을 위한 방법

에너지에서 전자 기준 빔과 전자 영상 빔을 분리하기 위해 연구자들은 전자-광 상호 작용의 양자 특성을 활용했습니다. 이를 통해 광 펄스를 사용하여 전자파 기능에 대한 데이터를 암호화할 수 있었습니다. 초고속 투과 전자 현미경으로 데이터를 매핑하는 것이 가능합니다.

전반적으로 이 새로운 기술에는 2가지 주요 이점이 있습니다.

이 접근 방식은 다른 기존 기술보다 가장 높은 공간 해상도를 제공합니다. 지금까지 기술은 자유롭게 전파되는 광자를 사용하는 미세한 광학 기기로 제한되었습니다.

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이것은 조명 장비를 집적 회로에 통합하고 소형화하는 첫 번째 단계입니다. 이 연구는 또한 광컴퓨터 나노입자와 원자에서 빛이 어떻게 작용하는지 더 잘 이해할 수 있는 가능성을 열어줍니다.