เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง นักวิทยาศาสตร์ในจีนและสหรัฐอเมริกาได้สร้างไมโครไฟเบอร์ที่มีความยืดหยุ่นและยืดหยุ่นสูงจากน้ำแข็ง เส้นใยเหล่านี้ซึ่งต่อต้านธรรมชาติที่แข็งกระด้างและเปราะบางตามปกติของน้ำแข็ง ให้คุณภาพการมองเห็นที่ยอดเยี่ยมและมีคุณสมบัติทางกลที่ใกล้ขีดจำกัดพื้นฐานของน้ำแข็ง นักวิจัยอ้างว่าสามารถใช้สำหรับการใช้งานออปติคัล เซ็นเซอร์สิ่งแวดล้อม และเพื่อศึกษาฟิสิกส์ของน้ำแข็ง
Limin Tongที่มหาวิทยาลัย Zhejiangในประเทศจีน
และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ทำงานเกี่ยวกับไมโครไฟเบอร์ออปติกมาสองสามทศวรรษแล้ว โดยทั่วไปแล้ว ไมโครไฟเบอร์เหล่านี้ทำมาจากแก้วซิลิกา ซึ่งถูกทำให้บริสุทธิ์จากแร่ธาตุธรรมชาติ เช่น ทราย แต่ดังที่ Tong บอกกับPhysics Worldว่า “เรามักจะสำรวจโอกาสใหม่ๆ ในไมโครไฟเบอร์อยู่เสมอ”
เช่นเดียวกับทรายที่ใช้ทำซิลิกา น้ำแข็งหรือน้ำมีอยู่มากมายบนโลก นอกจากนี้ยังมีความชัดเจนและโปร่งใส ดังนั้นนักวิจัยจึงสงสัยว่าจะสามารถทำเป็นเส้นใยแก้วนำแสงได้หรือไม่ พวกเขายังคิดว่า Tong อธิบายว่าเนื่องจากพฤติกรรมทางกายภาพและคุณสมบัติหลายอย่างของน้ำแข็งนั้นไม่ค่อยเข้าใจ ไมโครไฟเบอร์น้ำแข็งจึงอาจดีสำหรับการสำรวจฟิสิกส์น้ำแข็ง
ในงานวิจัยล่าสุดของพวกเขาที่ตีพิมพ์ในScienceนักวิจัยได้พัฒนาไมโครไฟเบอร์น้ำแข็งหลายตัวโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการเติบโตด้วยสนามไฟฟ้า พวกเขาใช้ประจุ 2000 V ที่ปลายเข็มทังสเตนในห้องเย็นที่ –50°C จากนั้นไมโครไฟเบอร์น้ำแข็งเดี่ยวจะเติบโตไปตามทิศทางสนามไฟฟ้าจากปลายเข็ม ไมโครไฟเบอร์ผลึกเดี่ยวเหล่านี้โดยทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่กี่ไมโครเมตร แต่อยู่ในช่วงตั้งแต่ 10 µm ถึงน้อยกว่า 800 นาโนเมตร
ไมโครไฟเบอร์มีความยืดหยุ่นสูง สามารถงอได้ง่ายและคืนสภาพเดิมได้อย่างง่ายดาย ทีมงานพบว่าความเครียดความยืดหยุ่นสูงสุดของเส้นใยเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง ที่ −70 °C ไมโครไฟเบอร์น้ำแข็งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.7 µm สามารถดัดโค้งเป็นเส้นโค้งที่มีรัศมี 63 µm ได้
แสดงว่ามีความเครียดยืดหยุ่นประมาณ 4.6%
เมื่ออุณหภูมิลดลงเป็น −150 °C ความเครียดยืดหยุ่นสูงสุดเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 10.9% ทำให้ไมโครไฟเบอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.4-µm งอเกือบเป็นวงกลมที่มีรัศมี 20 µm สายพันธุ์เหล่านี้อยู่ใกล้กับขีดจำกัดความยืดหยุ่นทางทฤษฎีของน้ำแข็งประมาณ 15%
เมื่อนักวิจัยส่องแสงไปที่ปลายด้านหนึ่งของไมโครไฟเบอร์น้ำแข็ง พวกเขาสังเกตเห็นการสูญเสียแสงที่ต่ำมาก ซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกับท่อนำคลื่นบนชิปที่ล้ำสมัย หลังจากการวิเคราะห์เพิ่มเติม พวกเขาสรุปว่าเส้นใยสามารถใช้เป็นท่อนำคลื่นที่ยืดหยุ่นได้ โดยสูญเสียแสงในสเปกตรัมที่มองเห็นได้น้อยกว่าท่อนำคลื่นอื่นๆ
เย็นและใสมากTong บอกPhysics Worldว่าความจำเป็นในการรักษาเส้นใยให้ต่ำกว่า -30 °C นั้นไม่ใช่ปัญหาใหญ่ “เทคโนโลยีอุณหภูมิต่ำอื่นๆ เช่น ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงและการคำนวณควอนตัม มักต้องการอุณหภูมิที่ต่ำกว่านี้มาก” เขาอธิบาย
นักวิจัยกล่าวว่าคุณสมบัติทางกลที่โดดเด่นของไมโครไฟเบอร์และคุณภาพทางแสงนั้นเกิดจากการขาดข้อบกพร่อง กล้องจุลทรรศน์ลำแสงอิเล็กตรอนและไอออนแสดงให้เห็นว่าไมโครไฟเบอร์น้ำแข็งผลึกเดี่ยวเหล่านี้มีพื้นผิวเรียบมากและมีหน้าตัดที่สม่ำเสมอมากตลอดความยาวทั้งหมด
ทีมงานเชื่อว่าไมโครไฟเบอร์น้ำแข็งดังกล่าวสามารถนำไปใช้เพื่อสร้างเซ็นเซอร์ด้านสิ่งแวดล้อม เพื่อศึกษามลภาวะบนน้ำแข็ง การเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม และการแปรผันของโครงสร้าง เป็นต้น Tong อธิบายว่าคุณสมบัติทางแสงที่เหนือกว่าทำให้ไมโครไฟเบอร์ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของการส่งผ่านแสงที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิว เช่น การดูดซับอนุภาคมลพิษ
แมชชีนเลิร์นนิงชี้ให้เห็นความแตกต่างในระยะน้ำแข็งแรงดันสูง
เส้นใยยังสามารถนำมาใช้เพื่อศึกษาฟิสิกส์ของน้ำแข็งได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น นักวิจัยพบว่าเมื่องออย่างแรง เส้นใยเปลี่ยนจากโครงสร้างผลึกน้ำแข็งหกเหลี่ยมปกติไปเป็นโครงสร้างผลึกสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน สิ่งนี้สามารถช่วยให้การศึกษาการเปลี่ยนแปลงของเฟสน้ำแข็ง ไม่เพียงแต่จากรูปหกเหลี่ยมไปจนถึงรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนเท่านั้น แต่ยังผ่านขั้นตอนผลึกน้ำแข็งอีกเกือบ 20 เฟสที่รู้จักกันอีกด้วย
Tong กล่าวว่าขณะนี้ทีมกำลังพยายามปรับปรุงการตั้งค่าการทดลองเพื่อให้ไมโครไฟเบอร์น้ำแข็งดีขึ้นและผลักดันไปสู่ขีดจำกัดของคุณสมบัติทางกลและทางแสง
ในปี 2560 ทีมงานได้พัฒนาแพลตฟอร์มที่มีอะตอมรูบิเดียมเย็นจัด 51 อะตอม จัดเรียงตามลำดับเฉพาะโดยใช้แหนบแบบออปติคัลแบบหนึ่งมิติ จากความสำเร็จนี้ ในการศึกษาล่าสุดของพวกเขา นักวิจัยมีเป้าหมายที่จะพัฒนาการจัดเรียง qubits แบบสองมิติที่ทรงพลังกว่ามาก แม้ว่าอะตอมจำนวนมากจะถูกดักจับและจัดเรียงใหม่ทั้งในอาร์เรย์แบบสองและสามมิติแล้ว การจัดการที่สอดคล้องกันของระบบที่สามารถตั้งโปรแกรมได้และมีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรงซึ่งมีมากกว่า 100 qubits ยังคงเป็นเรื่องที่ท้าทายกว่ามาก
เพื่อเอาชนะปัญหาเหล่านี้ ผู้เขียนนำSepehr Ebadiและเพื่อนร่วมงานได้ใช้โมดูเลเตอร์แสงเชิงพื้นที่เพื่อสร้างรูปทรงคลื่นแสงสองมิติ เปลี่ยนแสงให้เป็นลำแสงเลเซอร์ที่มีความเข้มข้นสูงแบบสองมิติที่สม่ำเสมอซึ่งทำหน้าที่เป็นแหนบแสง หลังจากโหลดลำแสงด้วยการจัดเรียงแบบสุ่มของอะตอมรูบิเดียมที่เย็นจัดเป็นพิเศษ พวกเขาจึงใช้แหนบแบบปรับแสงได้ชุดที่สองเพื่อลากอะตอมไปอยู่ในการจัดวางต้านสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปราศจากข้อบกพร่อง โดยที่โมเมนต์แม่เหล็กของแต่ละอะตอมจะตรงกันข้ามกับโมเมนต์แม่เหล็กของแต่ละอะตอม เพื่อนบ้านของมัน
ในที่สุด นักวิจัยได้ใช้ลำแสงที่เชื่อมโยงกันเพื่อกระตุ้นอะตอมให้เข้าสู่สถานะ Rydberg ของพวกเขา ในสถานะเหล่านี้ อิเล็กตรอนชั้นนอกของอะตอมจะโคจรที่ระยะห่างมากจากนิวเคลียสของโฮสต์ เพื่อให้แน่ใจว่ามีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งและปรับแต่งได้สูงระหว่างคิวบิตแต่ละตัว นอกจากนี้ พวกเขายังจัดอะตอมในอาร์เรย์ของรูปทรงต่างๆ มากมาย รวมทั้งสี่เหลี่ยมจัตุรัส รังผึ้ง และโครงตาข่ายสามเหลี่ยม การกำหนดค่าเหล่านี้แต่ละรายการมีปฏิสัมพันธ์ประเภทต่าง ๆ ระหว่าง qubits เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง
