Bazı insanlar o kadar akıllıca ve zor şeyler yaparlar ki, bunların sizinle ve benimle ne ilgisi olabileceğini anlamak zordur, bu yüzden onları omuz silkerek geçiştiririz. Ancak bu genellikle yanlış bir tepkidir. Peki ya evinizde kendinizi neden bu kadar kötü hissettiğinizi size söyleyebilecek basit bir alet olsaydı? Ya bu alet kısa bir süre içinde COVID veya grip olup olmadığınızı kontrol edebilseydi ya da belki farkında olmadan diyabet hastası olduğunuzu bile anlayabilseydi? Cihaz tüm bunları doktora ya da laboratuvara gitmenize gerek kalmadan anlayabilir.
Işığı daha iyi depolar
Bu teknoloji birkaç yıl içinde gerçeğe dönüşebilir ve elektrik mühendisleri, fısıldayan galeri modu mikro rezonatör adı verilen anahtar bir bileşen içeren bu tür aygıtları oluşturmayı mümkün kılan kişilerden bazılarıdır. Yeni teknoloji, ışık kullanarak kimyasalları analiz eden cihazlar da dahil olmak üzere elektronik için önemli olan daha iyi optik sensörler sağlıyor. Makalenin ilerleyen bölümlerinde mikroresonatörün ne olduğu hakkında daha fazla konuşacağız.
Ama önce Ren’e dönelim. O ve meslektaşları yeni bir fısıldayan galeri modlu mikro rezonatör geliştirdiler. Bu rezonansta belirli dalga boyları için ışığı çok daha uzun süre depolayabiliyor. Ren, “Mikro rezonatörümüz, uzun dalga kızılötesi spektrum için daha önce mevcut olanlardan yaklaşık 100 kat daha iyi” diyor. “Işığı önceki versiyonlardan 100 kat daha uzun süre tutabiliyor, bu da içerideki optik alanı güçlendiriyor ve frekans tarağı üretimi gibi doğrusal olmayan işlemleri çok daha kolay hale getiriyor” dedi.
Büyük fırsatlar oluşturur
Işık dalgalarını ışık spektrumunun kızılötesi kısmında daha etkili bir şekilde depolamak, özellikle parçacık algılama ve virüsleri, bakterileri ve de sahip olabileceğiniz diğer zararlıları kontrol etmek için bir gaz/sıvı örneğini analiz eden spektroskopik kimyasal tanımlama için çeşitli yeni teknolojiler için iyi bir haberdir. Yeni mikroresonatör, bilim insanlarının bu cihazları kullanarak uzun dalga kızılötesi spektrumda geniş bant frekans tarakları geliştirebileceği anlamına geliyor. Peki bunlar ne olabilir?
Frekans tarakları, spektrumu bir dizi ayrı, eşit aralıklı frekans çizgisinden oluşan lazer ışıklarıdır. Bunlar GPS’inizde, atomik saatlerde, telefon ve bilgisayarlarda kullanılan fiber optik ekipmanlarda olduğu gibi çeşitli yerlerde bulunabilir. Bu teknoloji, uzun dalga kızılötesi spektrumda geniş bantlı bir frekans tarağı mevcutsa, aynı anda birkaç kimyasalın analiz edilmesine de kapı açıyor.
“Bu uzun dalga kızılötesi ışık spektrumundaki ölçümler söz konusu olduğunda teknoloji henüz başlangıç aşamasında. Ancak yaptığımız geliştirme bize yakın gelecekte birkaç farklı kimyasalı gerçek zamanlı olarak tanımlama imkanı veriyor” diyor Ren.
Fourier dönüşümlü kızılötesi interferometre gibi bu tür spektroskopik makineler zaten mevcut, ancak bunlar o kadar büyük ve pahalı ki sadece hastaneler, büyük bütçeli kurumlar bunları karşılayabiliyor. Diğer, biraz daha basit makineler birkaç kimyasalı analiz edebilir, ancak yeni teknolojinin mümkün kılabileceğinin aksine aynı anda çok sayıda kimyasalı analiz edemez. Ren, Profesör David Burghoff ve ABD’deki Notre Dame Üniversitesi’ndeki meslektaşlarıyla yakın işbirliği içinde çalıştı. Ren, “Bu alanda rekabet çok çetin” diyor. Yeni mikroresonatör germanyum elementi kullanılarak üretildi. Bu malzeme kulağa egzotik gelebilir, ancak silikon bu pazarı ele geçirmeden önce, 1947 gibi erken bir tarihte dünyanın ilk transistöründe kullanılmıştı. Günümüzde germanyum, sensörler ve kızılötesi kameralardaki optik lenslerde sıklıkla kullanılmaktadır. Dolayısıyla ne çok nadir ne de pahalıdır. Bunlar aynı zamanda teori pazara sunulacağı zaman avantajdır.
Mikroresonatörler nedir?
Bir tür optik boşluk olan mikro rezonatörler, çok küçük bir hacim içinde yüksek optik alan depolayabilir. Bir iz veya disk geometrisinde yapılabilirler, ancak genellikle bir saç kalınlığına benzer mikro ölçekli bir boyuttadırlar. Işık mikroresonatörün içinde daireler çizerek ilerler, böylece optik alan yükseltilmiş olur. Ren, “Mikroresonatörü Londra’daki Aziz Paul Katedrali’ndeki fısıldayan galeride sese ne olduğuna benzetebiliriz” diyor.
Bu eliptik galeri, ünlü bir fenomeni ortaya çıkarmıştır. Bir ucunda fısıldayabilirsiniz ve odanın diğer ucundaki insanlar normalde sizi o mesafeden duyamayacak olsalar bile sizi duyabilirler. Ses dalgaları odanın ve duvarların şekli tarafından güçlendirilir, tıpkı ışık dalgalarının mikroresonatörde davrandığı gibi. Bu fenomeni daha iyi anlamaya çalışmak istiyorsanız araştırma makalesini okuyabilirsiniz.
Fripro parasıyla finanse edildi
Ren, araştırmanın finansmanını Norveç Araştırma Konseyi’nden aldığı ve üç yıl süren Fripro proje hibesi ile sağlıyor. Fripro’dan gelen para temel araştırmalara ayrılıyor. Ren, “Daha iyi bir mikroresonatör geliştireceğimize söz vermiştik ve bunu başardık” dedi. Araştırma grubu sözünü yerine getirdi.
Çarpıcı bir çalışma
NTNU Elektronik Sistemler Bölümü’nde profesör olan Bjørn-Ove Fimland ve Astrid Aksnes bu süreçte danışmanlık yaptılar. Aksnes, “Ren mükemmel bir iş çıkardı ve Nature Communications’da bir makalesinin yayınlanmış olması da bunu destekliyor” diyor. Aksnes, artık ışık spektrumunun uzun dalga IR aralığında (8-14 µm veya mikrometre) ölçüm yapabiliyor olmamızın, görüntüleme ve tespit, çevresel izleme ve biyomedikal uygulamalarda kullanımla ilgili birçok olasılığın önünü açtığını söylüyor. “Birçok molekül, ‘moleküler parmak izi bölgesi’ olarak adlandırılan orta dalga IR aralığında (2-20 µm) temel titreşim bantlarına sahiptir. Bu dalga aralığında ölçüm yaparak daha yüksek hassasiyet elde ediyoruz” diyor.