Metode Holografik Baru Menangkap Objek Di Luar Jangkauan Cahaya

• Para peneliti menggunakan elektron yang merambat secara bebas untuk melihat bagaimana cahaya berperilaku di luar batasan panjang gelombang.
• Mereka mampu mengembangkan metode holografik baru yang menangkap objek berskala nano.
• Ini dapat membuka pintu baru untuk komputasi kuantum.

Konsep hologram pertama kali ditemukan pada tahun 1948, tetapi para ilmuwan tidak dapat membuat hologram sampai penemuan sumber cahaya yang sesuai, laser, pada tahun 1960. Sejak itu, holografi berkembang pesat, baik di bidang tampilan maupun citra ilmiah. .

Holografi optik kini telah menjadi metode populer untuk pencitraan 3D bahan makroskopik dan aplikasi keamanan. Namun, resolusi spasial metode ini dibatasi oleh panjang gelombang cahaya (1 mikrometer). Dengan demikian, tidak dapat digunakan untuk pencitraan objek yang lebih kecil (skala nano).

Baru-baru ini, para peneliti di Institut Teknologi Federal Swiss menemukan teknik yang membantu mereka mengamati bagaimana cahaya berperilaku di luar batasan panjang gelombang (pada skala nanometrik). Mereka menggunakan media fotografi yang aneh – menyebarkan elektron secara bebas.

Elektron Berinteraksi Dengan Cahaya

Arah cahaya dan elektron bebas merupakan parameter penting karena tidak seperti fotografi konvensional, ini sensitif terhadap fase cahaya. Setelah berinteraksi dengan cahaya, elektron berada dalam keadaan superposisi dengan energi yang berbeda.

Referensi:Kemajuan Ilmu Pengetahuan | DOI:10.1126/sciadv.aav8358 | EPFL

Jika elektron ini berinteraksi dengan pulsa laser lain, keadaannya berubah dengan cepat berdasarkan penundaan terkecil di antara keduanya, menunjukkan distribusi energi yang sangat berbeda. Para peneliti membuat peta distribusi energi untuk secara akurat mengetahui posisi cahaya pada saat tertentu.

Elektron yang merambat bebas berinteraksi dengan cahaya dan mengubah keadaannya | Atas perkenan peneliti 

Faktanya, mereka menggunakan prinsip fisik ini untuk membuat film real-time dari gelombang cahaya yang merambat dalam struktur nano pada waktu resolusi ruang terbaik.

Cara Untuk Komputasi Kuantum

Untuk mengisolasi referensi elektron dan berkas pencitraan elektron dalam energi, para peneliti memanfaatkan sifat kuantum dari interaksi elektron-cahaya. Ini memungkinkan mereka untuk mengenkripsi data pada fungsi gelombang elektron, menggunakan pulsa cahaya. Dimungkinkan untuk memetakan data dengan mikroskop elektron transmisi ultracepat.

Secara keseluruhan, teknik baru ini memiliki 2 keunggulan utama –

1. Mencitrakan medan elektromagnetik dengan presisi nanometer dan attosecond dalam ruang dan waktu.
2. Ini dapat diterapkan pada aplikasi komputasi kuantum untuk menyesuaikan karakteristik kuantum elektron bebas.

Pendekatan ini memberikan resolusi spasial tertinggi daripada teknik lain yang ada. Hingga saat ini, teknologi terbatas pada instrumen optik mikroskopis yang menggunakan foton yang merambat secara bebas.

Baca:Sekarang Mungkin Mengubah Cahaya Tampak Secara Kimia Menjadi Cahaya Inframerah

Ini adalah langkah pertama untuk mengintegrasikan dan memperkecil peralatan ringan ke sirkuit terpadu. Studi ini juga membuka kemungkinan untuk lebih memahami bagaimana cahaya berperilaku di komputer fotonik nanopartikel dan atom.