Лазер ИЯФ СО РАН модернизирован
Новосибирский лазер на свободных электронах модернизировали
для изучения магнитов размером с молекулу
Для увеличения емкости современных магнитных носителей информации необходимо преодолеть фундаментальное ограничение на минимальный размер магнитной ячейки памяти. Один из вариантов решения данной проблемы - использование мономолекулярных магнитов. В будущем они могут обеспечить сверхвысокую плотность записи информации на носители, а также стать структурными блоками квантовых компьютеров. Над исследованиями магнитов размером с молекулу работают ученые Международного томографического центра СО РАН (МТЦ СО РАН) при помощи Новосибирского лазера на свободных электронах (ЛСЭ, см. здесь) Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Результаты опубликованы в Journal of Magnetic Resonance.
Глобальная цель проекта МТЦ и ИЯФ СО РАН - научиться манипулировать намагниченностью мономолекулярного магнита с помощью коротких импульсов излучения ЛСЭ Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения на рабочих станциях ЭПР-спектроскопии и СКВИД-магнетометрии. Специально под этот проект физики ИЯФ СО РАН разработали электронный модулятор мощности ЛСЭ, позволяющий формировать микросекундные импульсы терагерцового излучения.
станция ЭПР спектроскопии НА ЛСЭ ИЯФ СО РАН 2
Старший научный сотрудник лаборатории магнитного резонанса МТЦ СО РАН, кандидат физико-математических наук, старший преподаватель НГУ Сергей Вебер:
«На данный момент мы говорим о фундаментальных исследованиях, но практические приложения, такие как создание ячеек сверхъемких носителей информации и кубитов вполне вероятны в недалеком будущем. Для прикладного использования мономолекулярных магнитов необходимо научиться контролируемо индуцировать в них спиновые переходы - “перемагничивать” молекулы - это и есть основная задача наших экспериментов, которые мы проводим с помощью терагерцового излучения. Получаемые данные уникальны и могут лечь в основу прикладных методик манипулирования спиновым состоянием мономолекулярных магнитов, а также позволят улучшить параметры существующих мономолекулярных магнитных систем».
Одна из проблем, которая стояла перед учеными МТЦ СО РАН, была связана с ограничением времени воздействия мощного лазерного излучения на объект. В первых экспериментах макроимпульсы терагерцового излучения формировались механически. Удалось успешно сформировать импульсы длительностью ~300 микросекунд, но мощность лазера все равно приходилось уменьшать, чтобы не перегревать образец. Тогда, специально для эксперимента ученых МТЦ СО РАН физики ИЯФ СО РАН разработали электронный модулятор мощности ЛСЭ. Весной 2018 г. экспериментально были получены импульсы порядка 50 микросекунд.
Ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Олег Шевченко:
«Чтобы избежать сильного нагрева исследуемых образцов, необходимо уменьшить среднюю мощность излучения, но при этом сохранить пиковую. Для решения данной задачи нами был предложен метод электронной модуляции терагерцового излучения, который позволяет относительно быстро выключать генерацию ЛСЭ, сохраняя при этом средний ток электронного пучка, что важно для устойчивой работы ускорителя.Для других пользователей ЛСЭ большее значение имеет не величина средней мощности, а ее стабильность - новый метод позволяет плавно изменять среднюю мощность за счет изменения скважности макроимпульсов. Важно и то, что управлять работой модулятора пользователи смогут самостоятельно со своих рабочих станций».
Электронный модулятор мощности ЛСЭ откроет новые возможности для проведения экспериментов, так как позволит работать на пиковых мощностях без термического воздействия на объекты, а передача контроля за излучением конечному пользователю упростит и сам ход экспериментов.
Опубликовано: сайт ИЯФ СО РАН - 20.08.2018
Ученые увеличивают мощность Новосибирского лазера на свободных электронах
Специалисты Института ядерной физики им.Г.И. Будкера (ИЯФ, Новосибирск) разработали новый генератор электромагнитного излучения для Новосибирского лазера на свободных электронах (ЛСЭ), сообщает пресс-служба института.
"Сейчас исследователям доступны длины волн от 6 до 240 микрон, но мы хотим дойти до 400 микрон. В этом диапазоне излучение лучше проходит через атмосферу и различные предметы", - приводятся в сообщении слова заведующего лабораторией ИЯФ Николая Винокурова.
Модернизацию лазера планируется завершить в 2022 году. Отмечается, что после модернизации ЛСЭ, излучение которого который уже сейчас является самым мощным в мире, станет еще мощнее.
По словам Винокурова, если терагерцовое излучение, которое генерирует новосибирский лазер, будет способно проникать через различные предметы, а также через тело человека, то в будущем станет возможным использовать его для обработки материалов или даже для некоторых видов терапии, например, подобной ультравысокочастотной (УВЧ).
Новосибирский лазер на свободных электронах является одной из основных пользовательских установок Центра коллективного пользования "Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения" (ЦКП "СЦСТИ"), работы с терагерцовым излучением выполняют около 20 групп из 12 научных организаций Новосибирска, Москвы и Самары.
При помощи терагерцового излучения специалисты изучают возможность манипулировать намагниченностью мономолекулярных магнитов, исследуют влияние терагерцового излучения на живые организмы, проводятся экспериментальные работы по поглощению терагерцевого излучения в парах воды.
ЦКП СЦСТИ создан на базе лабораторий ИЯФ и имеет статус открытой лаборатории, в деятельности которой могут принимать участие российские и зарубежные организации и ученые. Основой для деятельности Центра являются накопители электронов/позитронов ВЭПП-3 и ВЭПП-4М - источники синхротронного излучения, и новосибирский лазер на свободных электронах - источник терагерцового излучения.
Спектр частот терагерцевого излучения расположен между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами, проникает через многие материалы, кроме металлов. В отличие от рентгеновского излучения, не является ионизирующим.
Опубликовано: ИНТЕРФАКС-СИБИРЬ - 07.11.2019
См. также: Первый в мире лазер с ондулятором-гармошкой запустили в Новосибирске[/url] - 09.12.2021
Справочно:
Лазер терагерцового диапазона - это первая очередь установки (запуск состоялся в 2003 году), которая работает на энергии 12 МэВ и длине волн от 240 до 90 мкм. Второй лазер, запущенный в 2009 году, использует электронные пучки с энергией 22 МэВ, а его излучение находится уже в инфракрасном диапазоне (длина волн составляет от 80 до 35 мкм). Третий лазер, запущенный в 2015 году, работает на энергии 42 МэВ в диапазоне от 5 до 15 мкм.
Серия сообщений "Наука (продолжение 4)":
Часть 1 - Фундаментальной ядерной физике - развиваться
Часть 2 - «Возвращались со словами: В ИЯФ - лучше!»
...
Часть 25 - На ЦКП «СКИФ» будут отечественные детекторы
Часть 26 - Недолог век космического дома
Часть 27 - Лазер ИЯФ СО РАН модернизирован
Оригинал записи и комментарии на LiveInternet.ru