Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ ba, 22/02/2011 18:35 (GMT+7)

Laser âm thanh đầu tiên – SASER

Âm thanh có tần số rất cao này có thể dùng thăm dò bên trong các vật nhỏ và khả năng tạo ra các tia giống như tia laser của âm thanh có thể dẫn đến các ứng dụng chụp ảnh mới. Thật vậy, sự khác nhau giữa hai linh kiện này cho phép giả thiết SASER có thể được tạo ra để hoạt động trong một dải tần số rộng. Laser là dạng ánh sáng kết hợp được tạo ra từ một linh kiện mà trái tim là một môi trường với sự chuyển rời điện tử bao gồm sự phát xạ ra một photon. Môi trường này được bơm nhờ một nguồn cung cấp năng lượng bên ngoài sao cho các điện tử đa số sẽ ở mức năng lượng cao. Khi xảy ra quá trình chuyển về mức năng lượng thấp, nó sẽ phát ra một photon, và kích thích để phát ra các photon khác, và các photon này sẽ kích thích để tạo ra sự phát xạ lớn hơn. Bởi vì chúng được tạo ra trong cùng một quá trình lượng tử nên các photon phát ra sẽ là ánh sáng kết hợp (có cùng tần số, pha). Cũng giống như ánh sáng, sóng âm thanh có thể được mô tả trên quan điểm các hạt khác gọi là các phonon – là hạt trường của năng lượng dao động mà có hành vi tương tự như các photon. Trong khi không có lý do để sự phát xạ cảm ứng không thể làm việc với các phonon, các nhà vật lý lại phải đánh vật với việc tìm ra vật liệu nào có thể có quá trình phá xạ cảm ứng hơn là các phát xạ tự phát ngẫu nhiên – là một quá trình tắt dần.

Và mới đây, hai nhóm nghiên cứu độc lập đã đi đến hai giải phát rất khác nhau cho bài toán này. Nhóm nghiên cứu của Tony Kent cùng các cộng sự ở Đại học Nottingham (Vương quốc Anh) đã tạo ra SASER hoạt động ở tần số khoảng 440 GHz. Linh kiện của họ gồm có nhiều lớp khác nhau các bán dẫn Gallium Arsenide (GaAs) và điện môi Aluminium Arsenide (AlAs). Các lớp GaAs hoạt động như một giếng lượng tử để bẫy các điện tử. Nếu một điện trường dịch được đặt vào lớp này, các điện tử sẽ có xu hướng nhảy qua các lớp rào thế AlAs để nhảy sang lớp giếng khác, và quá trình này phát ra một phonon. Điều cốt yếu là sự nhảy này có thể kích thích bằng một phonon tương tự. Để đảm bảo rằng các phonon nảy qua nảy lại giữa các cấu trúc giống như các photon bật qua lại giữa hai gương trong hốc laser, nhóm đã thiết lập khoảng các giữa các lớp liên tục là cộng hưởng với bước sóng của phonon. Linh kiện được thử nghiệm bằng cách đốt bằng một laser xung femto giây tại một đầu của cấu trúc lớp. Sự đốt này tạo ra các phonon kích hoạt cho quá trình bức xạ cảm ứng. Một xung laser thứ hai phát ngược trở lại để đo độ phản xạ của vật liệu trong phạm vi một trăm pico giây. Kent và các cộng sự đã quan sát thấy sự dao động trong độ phản xạ và tạo ra các phonon kết hợp. Nhóm cũng tăng thế hiệu dịch từ 80 mV đến 180 mV, và quan sát thấy sự tăng của biên độ các phonon kết hợp, và đạt đỉnh cực đại ở 160 mV trước khi suy giảm ở hiệu điện thế cao hơn. Và theo Kent , đỉnh này xảy ra khi bước sóng phonon cộng hưởng trong linh kiện.

Trong khi đó, nhóm nghiên cứu ở Viện Công nghệ California (Caltech, Hoa Kỳ) lãnh đạo bởi Ivan Grudinin cùng các cộng sự đã sử dụng hai bộ cộng hưởng sóng vi ba với đường kính khoảng 6 µm được tạo ra bởi silica để tạo ra sự chuyển rời sinh phonon cho các SASER của họ. Các bộ cộng hưởng này ngăn cách nhau bởi một khe khoảng 1 µm, đủ nhỏ để các linh kiện có thể được liên kết bởi sóng ánh sáng để tạo ra hệ lượng tử hai trạng thái. Một tia laser được dùng để bơm hệ lên trạng thái năng lượng cao. Các phonon ở tần số MHz được phát xạ, đồng thời sẽ kích thích cho các bức xạ tiếp theo của phonon. Nhóm nghiên cứu đã khẳng định rằng hệ là một laser phonon bằng cách thay đổi công suất bơm và quan sát sự bức xạ không có âm thanh cho đến khi đạt mức ngưỡng mà trên đó, công suất sẽ tăng một cách nhanh chóng và sóng âm thanh sẽ được bức xạ trong một dải tần số rất hẹp.

Kent (Nottingham) nói trên physicsworld.com rằng hai cách tiếp cận chính là sự kết hợp bổ sung cho nhau, và có thể sử dụng một trong hai linh kiện để tạo ra các phonon kết hợp ở một tần số bất kỳ trong dải tần số từ MHz đến GHz.SASER tần số THz có thể rất hữu ích trong công nghệ nano bởi vì các phonon này có tần số trong khoảng nanomet và có thể dâm xuyên tương đối sâu vào các cấu trúc vật rắn, mở ra khả năng chụp ảnh ba chiều các cấu trúc nano. Điều này không giống với các kỹ thuật phân tích đương thời như kính hiển vi điện tử quét chỉ giới hạn với phân tích bề mặt. SASER cũng có thể được dùng để tạo ra các sai hỏng tuần hoàn trong vật liệu để điều biến các tính chất quang, điện của vật liệu. Điều này có thể được sử dụng để tạo ra các cổng đóng ngắt cực nhanh, hoặc sinh ra các bức xạ điện từ tần số THz – đang là một khó khăn đương thời.

“Bước tiếp theo sẽ là tối ưu hóa linh kiện để tăng các âm thanh kết hợp phát ra và cực tiểu hóa các nhiễu nền từ sự phát xạ tự phát” – Kent nói. “Chúng tôi cũng đang làm việc trên các linh kiện mà có thể tổ hợp với SASER để tạo ra dạng “phòng thí nghiệm âm trên một con chip” để đo đạc các cấu trúc nano”. Các kết quả của hai nhóm nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Physical Review Letters (Phys. Rev. Lett. 104 083901 (http://prl.aps.org/abstract/PRL/v104/i8/e083901) và Phys. Rev. Lett. 104 085501 ( http://prl.aps.org/abstract/PRL/v104/i8/e085501) ), Theo Physicsworld.com & Physical Review Letters.

Xem Thêm

Phát huy vai trò, trách nhiệm của đội ngũ trí thức trong sự nghiệp đổi mới, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc
Ngày 25/6/2025, tại Tp. Huế, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) chủ trì, phối hợp với Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật thành phố Huế (Liên hiệp Hội TP. Huế) tổ chức Hội thảo “Phát huy vai trò, trách nhiệm của đội ngũ trí thức để góp phần tích cực cho sự nghiệp đổi mới, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc theo tinh thần Nghị quyết số 45-NQ/TW ngày 24/11/2023”.
An Giang: 8 giải pháp thực hiện đột phá phát triển khoa học công nghệ
Đến nay, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội tỉnh) đã tập hợp được 40 hội, tổ chức thành viên với 9.554 hội viên cá nhân, trong đó có hơn 3.451 hội viên trí thức. An Giang xác định và đề ra mục tiêu về đột phá phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số (KHCN, ĐMST, CĐS) đến năm 2030.
Thanh Hoá: Hội thảo KH về giải quyết tình trạng thiếu lao động ở nông thôn, lao động trực tiếp tham gia SX nông nghiệp
Sáng ngày 27/5/2025, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội) phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ, Viện Nông nghiêp tổ chức Hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp giải quyết tình trạng thiếu lao động sản xuất ở khu vực nông thôn, lao động có kỹ thuật, tay nghề cao trực tiếp tham gia sản xuất nông nghiệp, nhất là nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, nông nghiệp hữu cơ”.
Bình Thuận: Đẩy mạnh ứng dụng khoa học, công nghệ vào sản xuất
Sáng ngày 27/5, tại thành phố Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh tổ chức hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp đột phá trong ứng dụng tiến bộ khoa học, công nghệ vào thực tiễn quản lý và sản xuất trên địa bàn tỉnh Bình Thuận”.

Tin mới

Lan tỏa thông điệp về sự sẻ chia, đồng cảm và tinh thần đoàn kết quốc tế giữa hai nước Việt Nam - Cuba
(Mặt trận) - Sáng 13/8, tại Hà Nội, ông Đỗ Văn Chiến, Ủy viên Bộ Chính trị, Bí thư Trung ương Đảng, Bí thư Đảng ủy Mặt trận Tổ quốc, các đoàn thể Trung ương, Chủ tịch Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam dự và phát biểu tại Lễ phát động cấp quốc gia Chương trình vận động ủng hộ nhân dân Cuba với chủ đề “65 năm nghĩa tình Việt Nam - Cuba”.
Phó Chủ tịch UBTƯ MTTQ Việt Nam, Chủ tịch Trung ương Hội ND Việt Nam Lương Quốc Đoàn gặp mặt Khối diễu hành “Nông dân Việt Nam”
(Mặt trận) - Sáng 12/8, tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam (Gia Lâm - Hà Nội), ông Lương Quốc Đoàn, Ủy viên Trung ương Đảng, Phó Chủ tịch Ủy ban Trung ương MTTQ Việt Nam, Bí thư Đảng ủy, Chủ tịch Ban chấp hành Trung ương Hội Nông dân Việt Nam đã có buổi gặp mặt lực lượng Khối diễu hành "Nông dân Việt Nam" tại đại lễ kỷ niệm 80 năm Quốc khánh 2/9.
Tổng hội Y học Việt Nam: 70 năm xây dựng và phát triển
Trải qua 70 năm xây dựng và phát triển, với sứ mệnh vừa kế thừa truyền thống vừa tiếp tục đổi mới phương thức và nội dung hoạt động, Tổng hội Y học Việt Nam đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng. Vị trí, vai trò của Tổng hội được củng cố, nâng cao cả về số lượng và chất lượng, từng bước đáp ứng yêu cầu phát triển chung của ngành y tế và của đất nước.
Đồng chí Đỗ Văn Chiến: Việc sắp xếp, tinh gọn bộ máy để phục vụ nhân dân tốt hơn, xây dựng thế trận lòng dân vững chắc hơn
(Mặt trận) - Sáng 11/8, phiên chính thức Đại hội đại biểu Đảng bộ Trung ương Hội Liên hiệp Phụ nữ Việt Nam lần thứ I, nhiệm kỳ 2025 - 2030 đã khai mạc trọng thể tại Hà Nội. Đồng chí Đỗ Văn Chiến, Ủy viên Bộ Chính trị, Bí thư Trung ương Đảng, Bí thư Đảng ủy Mặt trận Tổ quốc, các đoàn thể Trung ương, Chủ tịch Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam dự và phát biểu chỉ đạo Đại hội.
Một trí thức Liên hiệp Hội tỉnh Bình Phước được Đồng Nai giữ lại tránh “chảy máu chất xám” trong sắp xếp bộ máy
Sở Nội vụ tỉnh Đồng Nai vừa có văn bản khẳng định ông Nguyễn Ngọc Vũ - Phó Chủ tịch Liên hiệp các hội Khoa học và Kỹ thuật (KH&KT) tỉnh Đồng Nai, nguyên Phó Chủ tịch Thường trực Liên hiệp các hội KH&KT tỉnh Bình Phước không thuộc diện giải quyết nghỉ việc theo Nghị định 178/2024/NĐ-CP.
VUSTA làm việc với Đoàn công tác Hiệp hội Khoa học và Công nghệ Bắc Kinh (BAST)
Ngày 7/8, tại trụ sở Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Tp. Đà Nẵng, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã có buổi làm việc với Đoàn công tác Hiệp hội Khoa học và Công nghệ Bắc Kinh (BAST). Đây là hoạt dộng trong khuôn khổ Hội nghị giữa kỳ lần thứ 24 của AFEO do VUSTA tổ chức đăng cai.
Vinh danh 20 kỹ sư tiêu biểu tại Hội nghị AFEO năm 2025
Ngày 6/8, tại Đà Nẵng, trong khuôn khổ chương trình Hội nghị AFEO Midterm 2025 do Liên đoàn các Tổ chức Kỹ sư ASEAN (AFEO) phối hợp Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức, 20 kỹ sư đến từ các đơn vị của Việt Nam đã được vinh danh tại Lễ trao chứng chỉ Kỹ sư chuyên nghiệp ASEAN (ACPE) năm 2025.