Сверхпроводниковые нанотехнологии для астрономии

Далекая инфракрасная область спектра космического излучения (длины волн 0.1 ? 1 мм) воображает для астрономии особенный интерес, потому, что содержит данные о самый удаленных от нас (и самые “старых”) объектах. Изучение как раз этого диапазона разрешает больше определить о формировании галактик, планетарных систем и звёзд.

Но инфракрасное излучение очень сильно поглощается воздухом Почвы, и исходя из этого телескопы необходимо размещать за ее пределами – на неестественных спутниках, что достаточно накладно. Но и в этом случае сигналы от далеких участков Вселенной выясняются весьма не сильный.

На помощь астрологам пришли нанотехнологии. Применяя последние успехи нанолитографии, ученые изготовили сверхчувствительный болометр, разрешающий регистрировать кроме того единичные инфракрасные фотоны. Принцип его действия проиллюстрирован на рисунке.

Сверхпроводниковые нанотехнологии для астрономии

Главные конструктивные элементы сверхпроводникового болометра (вверху) и температурная зависимость сопротивления сверхпроводника в окрестности критической температуры (внизу)

Температура сверхпроводящего элемента болометра (в [1] – нанопровода Ti) соответствует приблизительно середине перехода (другими словами его сопротивление R превосходно от нуля, но меньше сопротивления Rn в обычном состоянии), то поглощение кроме того одного фотона ведет к поддающемуся измерению повышению R благодаря нагрева электронной системы. При громадной интенсивности излучения величина R скоро входит на константу (Rn).

В случае если же “частота прибытия” фотонов низкая, то на зависимости Rn от времени наблюдаются последовательные пики, любой из которых соответствует поглощению единичного фотона. С целью термической изоляции нанопровода контакты к нему изготавливались из ниобия. Сверхпроводниковые болометры употреблялись для регистрации единичных фотонов и раньше, но лишь в видимом диапазоне.

Только уменьшение размеров сверхпроводниковых элементов до нанометрового масштаба разрешило авторам [1] освоить и дальний ИК-диапазон. Вот очень интересно устроена жизнь: “нано” оказывает помощь нам лучше осознать “макро”.

Л. Опенов

  • 1. J.Wei et al., Nature Nanotechnol. 3, 496 (2008)

Опубликовано вNanoWeek,

  • Прошлая статья:Новый материал возможно использован как нанохолодильник для микрочипов
  • Следующая статья:Ядерный Pinball – управление атомами посредством сигналов

Нанотехнологии: О дивный новый мир. Наука и образование


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: