Prvi svetlobni modulator za mehko rentgensko svetlobo
Skupina fizikov Odseka za kompleksne snovi Instituta »Jožef Stefan« je skupaj s kolegi z objavo članka v reviji Nature Photonics najbolje strnila deset let raziskovanja in postavila nove temelje za novosti v tehnologiji, proizvodnji čipov in znanosti. Pred desetimi leti so namreč prvi na svetu pokazali edinstveno lastnost materiala, danes predstavljajo prvi nastavljiv svetlobni modulator, ki lahko deluje v ekstremnih ultravijoličnih in rentgenskih spektralnih območjih.
Manipulacija z vidno svetlobo je zelo preprosta. Z optičnimi elementi, kot so ogledala ali leče, lahko krmilimo svetlobo po prostoru. Z različnimi barvnimi filtri lahko izbiramo katere valovne dolžine svetlobe se prepuščajo ipd. Lahko imamo tudi nastavljive elemente, ki nam pomagajo oblikovati svetlobo na kakršen koli način in ustvariti kakršnokoli sliko, ki jo želimo – tako pravzaprav delujejo LCD zasloni ali digitalni filmski projektorji: električno krmiljeni nizi filtrov pred žarnico se prilagodijo dovolj hitro, da prepuščajo le del svetlobe, kar ustvarja gladko spreminjajočo se sliko na platnu.
Situacija je zelo drugačna pri ekstremnih UV in rentgenskih žarkih, kjer takšno razkošje nastavljivosti ni na voljo. Odsotnost učinkovitih optičnih elementov, še posebej nastavljivih elementov, močno ovira razvoj kakršne koli tehnike, ki temelji na uporabi fotonov z visoko energijo.
Raziskovalci dr. Igor in Yevhenii Vaskivskyi, dr. Anže Mraz, dr. Rok Venturini, Gregor Jecl so pod vodstvom prof. dr. Dragana Mihailovića in v sodelovanju s kolegi iz Italije predstavili prvi ultrahiter nastavljiv svetlobni modulator, ki deluje v ekstremnih ultravijoličnih in rentgenskih spektralnih območjih. Naprava temelji na fotoinduciranih faznih prehodih v tako imenovana skrita stanja v elektronskem kristalu 1T-TaS2. S prostorsko moduliranim svetlobnim žarkom na površini vzorca avtorji najprej vtisnejo periodično elektronsko strukturo, ki zaradi sočasne deformacije kristalne rešetke deluje kot uklonska mrežica za rentgenske žarke. Vtisnjena mrežica ne poškoduje kristala, a je kljub temu izjemno stabilna in ne potrebuje zunanjega vira energije. Po drugi strani pa jo lahko zlahka izbrišemo ali spremenimo vzorec s ponovno osvetlitvijo.
S svojo zelo visoko učinkovitostjo, možnostjo programiranja in nastavljivostjo v širokem razponu valovnih dolžin, je nova vrsta svetlobnega modulatorja obetavna za široko paleto aplikacij. Do zdaj se rentgenska spektroskopija opira predvsem na razmeroma preproste optične postavitve, kar je posledica zelo omejene izbire optičnih elementov, ki delujejo za fotone z visoko energijo. Predlagana naprava pa omogoča prenos drugih, tehnično zahtevnejših konfiguracij, ki se običajno uporabljajo z vidno ali infrardečo svetlobo v rentgensko spektralno območje in je omogočila preučevanje novih kompleksnih materialov. Še nabolj obetavna pa je uporaba pri izdelavi zahtevnih elektronskih čipov z nanometrskimi elementi.
Foto: IJS
