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

Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.
Ứng dụng công nghệ số toàn diện là nhiệm vụ trọng tâm của VUSTA giai đoạn tới
Ứng dụng công nghệ số toàn diện, xây dựng hệ sinh thái số là bước đi cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả quản trị và phát huy sức mạnh đội ngũ trí thức của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA). Qua đó cho thấy, VUSTA không chỉ bắt kịp xu thế công nghệ mà còn chủ động kiến tạo những giá trị mới, khẳng định vai trò tiên phong của đội ngũ trí thức trong thời đại số.

Tin mới

Nghệ An: Ông Đậu Quang Vinh giữ chức vụ Chủ tịch Liên hiệp Hội tỉnh Nghệ An
Trong hai ngày 29-30/12, tại tỉnh Nghệ An, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Nghệ An (Liên hiệp Hội tỉnh Nghệ An) đã tổ chức thành công Đại hội Đại biểu lần thứ VII, nhiệm kỳ 2025-2030. Ông Đậu Quang Vinh đã được Đại hội tín nhiệm bầu giữ chức Chủ tịch Liên hiệp Hội tỉnh khoá VII, nhiệm kỳ 2025-2030.
WFEO: Kênh kết nối cộng đồng kỹ sư quốc tế và cơ hội tham gia của cộng đồng kỹ sư Việt Nam
Trong một thế giới ngày càng phụ thuộc vào các giải pháp kỹ thuật để giải quyết những thách thức toàn cầu như biến đổi khí hậu, đô thị hóa và chuyển đổi số, vai trò của các kỹ sư trở nên then chốt hơn bao giờ hết. Đứng sau sức mạnh tập thể của hơn 30 triệu kỹ sư trên toàn cầu là Liên đoàn các Tổ chức kỹ sư Thế giới (World Federation of Engineering Organizations - WFEO).
Trung tâm SUDECOM nâng cao chuỗi giá trị nông nghiệp cho cộng đồng
Sáng ngày 29/12, Trung tâm Hỗ trợ Phát triển Bền vững Cộng đồng các Dân tộc Miền núi (Trung tâm SUDECOM) đã tổ chức hội nghị tổng kết dự án “Hỗ trợ mô hình sinh kế và nâng cao năng lực tiếp cận chuỗi giá trị nông nghiệp cho cộng đồng nhằm góp phần tăng thu nhập và bình đẳng giới tại 3 xã Lương Thịnh, Thác Bà, Yên Bình, tỉnh Lào Cai”.
VUSTA nhận Bằng khen của Bộ Ngoại giao vì những đóng góp tiêu biểu trong công tác đối ngoại nhân dân 2025
Phát biểu tại Hội nghị tổng kết công tác đối ngoại nhân dân 2025, Phó Chủ tịch VUSTA Phạm Ngọc Linh khẳng định đội ngũ trí thức KH&CN đã có những đóng góp tích cực vào những thành tựu chung của công tác đối ngoại nhân dân 2025. VUSTA cam kết tiếp tục phát huy vai trò nòng cốt trong đối ngoại nhân dân, góp phần thúc đẩy hợp tác quốc tế về KH&CN, ĐMST&CĐS trong giai đoạn phát triển mới của đất nước.
An Giang: Hoàn thiện khung hệ giá trị văn hóa trong kỷ nguyên mới
Ngày 26/12, Trường Chính trị Tôn Đức Thắng phối hợp với Ban Tuyên giáo và Dân vận Tỉnh ủy tổ chức hội thảo: “Xây dựng và phát huy hệ giá trị văn hóa, con người An Giang thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh trong kỷ nguyên mới”. TS. Hồ Ngọc Trường - Tỉnh ủy viên, Hiệu trưởng Trường Chính trị Tôn Đức Thắng; Bà Nguyễn Thị Hồng Loan - Phó Trưởng Ban TG&DV Tỉnh ủy đồng Chủ trì hội thảo
Đảng, Nhà nước tặng quà nhân dịp chào mừng Đại hội XIV của Đảng và Tết Bính Ngọ
Thủ tướng Phạm Minh Chính vừa ký công điện số 418 ngày 28/12/2025 về việc tặng quà của Đảng, Nhà nước nhân dịp chào mừng Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng và Tết Nguyên đán Bính Ngọ năm 2026 cho người có công với cách mạng, các đối tượng bảo trợ xã hội, hưu trí xã hội và đối tượng yếu thế khác.
Lào Cai: Hội nghị triển khai nhiệm vụ trọng tâm năm 2026
Chiều 28/12, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh tổ chức hội nghị Ban Chấp hành nhằm đánh giá công tác lãnh đạo, chỉ đạo thực hiện nhiệm vụ năm 2025; thảo luận, thống nhất phương hướng nhiệm vụ trọng tâm năm 2026 và quyết định một số nội dung theo thẩm quyền.