حقق فريق الأكاديمي GUO Guangcan من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية (USTC) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم تقدمًا مهمًا في أبحاث البرد. ذرة تصوير فائق الدقة. حقق الفريق تصويرًا فائق الدقة لأيون واحد في نظام مصيدة الأيونات. تم نشر النتائج في استعراض للحروف البدنية.
نظام الذرة الباردة هو منصة تجريبية مثالية لدراسة فيزياء الكم ، وكذلك نظام فيزيائي مهم للبحث التجريبي عن محاكاة الكم ، الاحصاء الكمية، وقياس دقة الكم. إحدى التقنيات التجريبية الأساسية في نظام الذرة الباردة هي التصوير عالي الدقة لجسيم واحد. في السنوات العشر الماضية ، تطورت تقنية التصوير المجهري لنظام الذرة الباردة بسرعة. ومع ذلك ، لا تزال التقنيات المطورة حديثًا مقيدة بحدود الانعراج البصري الأساسي ، ويمكن للدقة أن تصل فقط إلى ترتيب الطول الموجي البصري. من الصعب دراسة الظواهر الكمومية المتعلقة بتفاصيل دالة الموجة. لدراسة مثل هذه المشاكل يتطلب التصوير البصري فائق الدقة.
تطور التصوير البصري فائق الدقة إلى أداة ناضجة في مجالات الكيمياء والبيولوجيا. ومع ذلك ، نظرًا لتعقيد تجارب الذرة الباردة ، فإنه من الصعب للغاية تطبيق تقنية التصوير فائق الدقة على أنظمة الذرة الباردة. قبل ذلك ، لم يحرز العالم تقدمًا في التصوير المباشر فائق الدقة للذرات المفردة (الأيونات).
في هذه الدراسة ، تبنى الباحثون الفكرة الرئيسية للفحص المجهري المحفز لاستنفاد الانبعاث (STED) في مجال التصوير الكلاسيكي فائق الدقة ، ودمجه مع تقنية التهيئة والقراءة لحالة الكم الذرية لنظام الذرة الباردة. لقد أدركوا التصوير الفائق الدقة لذرة باردة واحدة (أيون) مباشرة لأول مرة.
أظهرت النتائج التجريبية أن الدقة المكانية لطريقة التصوير يمكن أن تتجاوز حد الانعراج بأكثر من ترتيب واحد ، ويمكن تحقيق دقة التصوير البالغة 175 نانومتر باستخدام عدسة موضوعية بفتحة عددية 0.1 فقط.
لإثبات ميزة الدقة الزمنية لهذه الطريقة بشكل أكبر ، حقق الباحثون دقة زمنية قدرها 50 نانوثانية وموضع أيون واحد دقة من 10 نانومتر ، واستخدمت هذه الطريقة لالتقاط التذبذبات التوافقية السريعة للأيون في المصيدة بوضوح. من الناحية النظرية ، من خلال زيادة الفتحة العددية لهدف التصوير ونسبة الانقراض المركزية للضوء المستنفد (بقعة الدونات) ، يمكن تحسين الدقة المكانية إلى أقل من 10 نانومتر.
يمكن توسيع هذه التقنية التجريبية لتشمل القياس متعدد الأجسام والارتباط لأنظمة الذرة الباردة ، ولديها توافق جيد مع أنظمة الذرة الباردة الأخرى. يمكن تطبيقه على المشابك الضوئية ، وملاقط الذرة المحايدة ، والأنظمة الهجينة الباردة للذرات.
المرجع: "التصوير الفائق الدقة لذرة باردة واحدة على مقياس زمني نانو ثانية" بواسطة Zhong-Hua Qian و Jin-Ming Cui و Xi-Wang Luo و Yong-Xiang Zheng و Yun-Feng Huang و Ming-Zhong Ai و Ran He ، Chuan-Feng Li و Guang-Can Guo ، 23 ديسمبر 2021 ، استعراض للحروف البدنية.
دوى: 10.1103 / PhysRevLett.127.263603
