เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย ทีมงานที่นำโดยนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยนอตติงแฮม สหราชอาณาจักร ได้สร้างกับดักแม่เหล็กออปติคัล (MOT) แบบพิมพ์ 3 มิติที่สามารถเก็บอะตอมรูบิเดียมได้มากกว่า 2 × 10 8อะตอมที่อุณหภูมิเศษเสี้ยวขององศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ การสาธิตแสดงให้เห็นว่าการพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งเรียกอย่างเป็นทางการว่า Additive Manufacturing (AM) สามารถตอบสนองความต้องการของการทดลองอะตอมเย็น
ที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งอาจเป็นการปูทางสำหรับอุปกรณ์
ควอนตัมแบบพกพาที่ใช้เทคโนโลยีนี้ จุดเริ่มต้นสำหรับการทดลองอะตอมเย็นคือการดักจับและทำให้อะตอมเย็นลงให้ได้มากที่สุดในพื้นที่ที่เล็กที่สุด เมื่อทำสำเร็จแล้ว ก็มีความเป็นไปได้ที่จะศึกษาพฤติกรรมควอนตัมของอะตอม ซึ่งสังเกตได้เฉพาะที่อุณหภูมิต่ำมากเท่านั้น พฤติกรรมนี้สามารถควบคุมได้เพื่อสร้างอุปกรณ์วัดที่แม่นยำที่สุดในโลก รวมทั้งนาฬิกาอะตอม MOT เป็นองค์ประกอบสำคัญในกระบวนการนี้ โดยนำแสงเลเซอร์และสนามแม่เหล็กมารวมกันที่ทำให้อะตอมช้าลงและตรึงพวกมันให้เข้าที่
การผลิตสารเติมแต่งสำหรับระบบออปติคัลเพื่อสร้าง MOT ที่พิมพ์ 3 มิติ ซึ่งพวกเขาอธิบายไว้ใน PRX Quantumนัก วิจัยของ Nottingham ได้ทำงานร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่ ที่ปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ AM, Added Scientific Ltd กระบวนการเริ่มต้นด้วยการออกแบบคอมพิวเตอร์ดังที่แสดงด้านล่าง จากนั้นการออกแบบจะเปลี่ยนเป็นชุดคำสั่งที่เครื่องพิมพ์ใช้เพื่อสร้างวัตถุทีละชั้น ส่วนประกอบที่พิมพ์ออกมาจะได้ประโยชน์จากการออกแบบที่ปรับให้เหมาะสมทางคณิตศาสตร์ ทำให้มีขนาดเล็กและเบากว่าส่วนประกอบที่ผลิตตามปกติ
ภาพ CAD ของ MOT ที่พิมพ์ 3 มิติ
พิมพ์ออกมา: ภาพการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD) ของกับดักแสงแบบแม่เหล็ก (MOT) การออกแบบใหม่นี้รวมเอาองค์ประกอบ AM หลายส่วน รวมถึงตัวยึดที่นำแสงเลเซอร์ไปยังห้องสุญญากาศที่มีอะตอมอย่างแม่นยำ (ดูรูป) ห้องสุญญากาศนั้นสร้างขึ้นโดยใช้เทคนิค AM ซึ่งช่วยในการดักจับอะตอมเพิ่มเติม เนื่องจากช่วยให้สามารถควบคุมทิศทางของสนามแม่เหล็กที่ยึดอะตอมไว้กับที่อย่างระมัดระวัง ห้องสุญญากาศที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคนิคนี้มีมวลเพียง 245 กรัม เมื่อเทียบกับห้องเชิงพาณิชย์ที่มีน้ำหนักไม่เกิน 1 กิโลกรัม ทำให้เป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานแบบพกพานอกเหนือจากห้องปฏิบัติการ พวกเขาผลิตได้รวดเร็วเช่นกัน หมายความว่าเวลาการส่งมอบที่ยาวนานสำหรับการออกแบบที่มีความเชี่ยวชาญสูงอาจกลายเป็นเรื่องในอดีตได้
นอกจากจะทำให้ส่วนประกอบมีขนาดเล็กลงและเบาลงแล้ว กระบวนการ AM ยังเพิ่มความสามารถใหม่อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ตำแหน่งของแสงเลเซอร์จะถูกควบคุมและควบคุมผ่านหน่วยที่เรียกว่าสเปกโทรสโกปีและอุปกรณ์กระจายกำลัง การติดตั้ง AM ที่ไม่ต้องปรับแต่งในยูนิตนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถใส่อุปกรณ์ออปติคัลลงในสล็อตที่จัดตำแหน่งไว้ล่วงหน้า แทนที่จะต้องปรับแต่งการตั้งค่าแบบละเอียดด้วยตนเอง ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่ใครก็ตามที่ใช้เวลาในห้องปฏิบัติการในการจัดวางส่วนประกอบออปติคัลอย่างระมัดระวังจะยินดี
ความท้าทายใหญ่ประการหนึ่งในการสร้างระบบออปติคัลคือการทำให้มั่นใจว่าระบบมีความเสถียรและแสงเลเซอร์ยังคงอยู่ในแนวเดียวกัน การออกแบบ AM แบบใหม่ช่วยแก้ปัญหานี้โดยลดจำนวนครั้งที่แสงสะท้อนก่อนจะเข้าสู่ห้องสุญญากาศ ด้วยการสะท้อนที่น้อยลง ตำแหน่งของลำแสงจึงมีโอกาสเบี่ยงเบนน้อยลงและไม่ไปถึงห้องสุญญากาศ ข้อดีอีกประการของแนวทาง AM คือการออกแบบมีวัสดุเพียงพอที่จะยึดส่วนประกอบให้เข้าที่ ซึ่งจะช่วยลดน้ำหนักโดยรวมของระบบในขณะเดียวกันก็รักษาอุณหภูมิให้เย็นพอที่จะทำการทดสอบได้
อ่านเพิ่มเติมห้องดักจับแม่เหล็ก-ออปติคอลต้นแบบ
ออกแบบและสร้างโดย Added Scientific โดยความร่วมมือกับนักฟิสิกส์ควอนตัมที่มหาวิทยาลัยนอตติงแฮมและซัสเซ็กซ์ สหราชอาณาจักร
การผลิตแบบเติมเนื้อทำให้ระบบสูญญากาศมีขนาดเล็กลง เบาขึ้น และชาญฉลาดขึ้น
ภายในห้องยังประกอบด้วยความก้าวหน้า ในขณะที่การออกแบบ MOT แบบดั้งเดิมสร้างสนามแม่เหล็กโดยกระแสไหลผ่านขดลวดโดยใช้พลังงานอย่างต่อเนื่อง ทีมงานของน็อตติงแฮมแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะดักจับอะตอมด้วยอาร์เรย์ของแม่เหล็กถาวรแทน ยืมเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านฟิสิกส์การแพทย์สำหรับเครื่อง MRI พวกเขาสร้างสนามแม่เหล็กที่ต้องการโดยปรับการกำหนดค่าของแม่เหล็กให้เหมาะสม
ประสิทธิภาพของระบบและแนวโน้ม
ส่วนประกอบ AM เหล่านี้รวมกันเพื่อสร้าง MOT ที่สามารถจับอะตอมรูบิเดียม 2.5 × 10 8ได้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติสามารถรวมเข้ากับการทดลองอะตอมเย็นได้สำเร็จ “แนวทางของเราช่วยให้สามารถสร้างระบบออปติคัลที่ซับซ้อนได้อย่างรวดเร็วในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงเสถียรภาพในระยะยาว” Somaya Madkhaly สมาชิกในทีมและนักศึกษาปริญญาเอกของ Nottingham กล่าว เธอเสริมว่าเทคโนโลยี AM ให้ขอบเขตที่กว้างขึ้นสำหรับการย่อขนาดและปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบในอนาคต ด้วยกลยุทธ์ที่เป็นไปได้ซึ่งรวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างสนามแม่เหล็กให้ดียิ่งขึ้นเพื่อเพิ่มความสามารถในการดักจับและการทำงานอัตโนมัติของระบบอิเล็กทรอนิกส์
Madkhaly กล่าวว่า “การพิมพ์ 3 มิติได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากช่วยให้สามารถใช้งานการออกแบบอัจฉริยะและการปรับปรุงตามอัลกอริทึมได้โดยตรง” “ในอนาคต การติดตั้งควอนตัมออปติคัลหรือห้องสุญญากาศสามารถใช้เพื่อสร้างมาตรฐานใหม่โดยใช้เทคโนโลยี AM ของเรา”
นักวิจัยที่Imperial College Londonได้แสดงให้เห็นว่าเครื่องช่วยหายใจราคาประหยัดที่พวกเขาพัฒนาขึ้นสำหรับผู้ป่วย COVID-19 นั้นเป็นไปตามมาตรฐานสากลสำหรับเครื่องช่วยหายใจสำหรับผู้ป่วยวิกฤต ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้สำหรับสภาวะอื่นๆ และเพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนเครื่องช่วยหายใจในประเทศกำลังพัฒนา ซึ่งโรคระบบทางเดินหายใจ เช่น วัณโรค มาเลเรีย และไข้หวัดใหญ่ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตหลายล้านคนทุกปี เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย
