วิจัยชี้ ‘คลื่นวิทยุ’ ช่วยให้มองเห็นจุดที่เกิดการเสียหายในวัตถุได้ชัดเจนขึ้น

นักวิจัยจาก University of Tsukuba ใช้คลื่นความถี่วิทยุเพื่อสร้างภาพของ ‘Spin-locked’ ซึ่งเป็นจุดเสียในเพชรได้ด้วยความละเอียดที่ทำลายสถิติ เปิดทางสู่ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการระบุคุณลักษณะของวัสดุและ Quantum Computing

นักวิทยาศาสตร์ภาควิชาฟิสิกส์ได้ใช้ Quantum Effect ที่เรียกว่า Spin-locking เพื่อเพิ่มความสามารถของความละเอียดในการใช้คลื่นความถี่วิทยุสร้างภาพของตำแหน่งไนโตรเจนที่ว่าง (Nitrogen Vacancy หรือ NV) ซึ่งถือเป็น Defect หรือจุดที่เสียหายของเพชรงานวิจัยชิ้นนี้จะนำไปสู่การวิเคราะห์ชิ้นส่วนที่รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้งาน Quantum Computer

NV Center นั้นได้ถูกศึกษากันมาอย่างต่อเนื่องยาวนานเพื่อค้นหาวิธีการใช้งานที่มีศักยภาพสำหรับ Quantum Computer โดย NV Center นั้นเป็นประเภทของความไม่สมบูรณ์ที่เจอในรูปทรงตาข่ายโครงสร้างของเพชร ที่ซึ่งอะตอมของคาร์บอนที่ติดกันสิงตัวถูกแทนที่ด้วยอะตอมของไนโตรเจนและที่ว่าง ทำให้เกิดอิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่ซึ่งสามารถตรวจจับได้ด้วยสัญญาณคลื่นวิทยุ แต่ทว่าโอกาสในการที่จะดูดกลืนโฟตอนนั้นขึ้นอยู่กับสถานะในการหมุนของตัวมันเอง (Spin State) อย่างไรก็ตามความละเอียดเชิงพื้นที่ (Spatial Resolution) ของคลื่นวิทยุที่ใช้ตรวจจับนั้นใช้เทคนิคความถี่ทั่วไปที่ยังไม่อาจแสดงศักยภาพได้อย่างเต็มที่

นักวิจัยจึงได้พัฒนาเทคนิคที่มีชื่อว่า Spin-locking ขึ้นมา โดนใช้คลื่นไมโครเวฟ (Microwave Pulse) เพื่อทำให้การหมุนของอิเล็กตรอนใน Quantum Superposition ของสัญญาณที่ขึ้นและลงมีอิสระจากกัน จากนั้นนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะทำให้ทิศทางของการหมุนนั้นหมุนควงไปรอบ ๆ ผลลัพธ์ที่ได้ คือ การหมุนของอิเล็กตรอนนั้นจะถูกปกป้องจากการรบกวน (Noise) ที่สุ่มเกิดขึ้นแต่กลับเข้าคู่กับอุปกรร์ที่ใช้ตรวจจับอย่างแข็งแรงมากขึ้นแทน ดังนั้น Spin-locikng จะทำให้มั่นใจได้ว่าภาพจากสนามแม่เหล็กนั้นจะมีความแม่นยำและความละเอียดอ่อนที่สูงอย่างมาก

จากการสาธิตที่เกิดขึ้นในโครงการนั้นสามารถประยุกต์ใช้ได้อย่างหลากหลาย เช่น การอธิบายลักษณะของโมเลกุลโพลาร์ โพลีเมอร์ และโปรตีน รวมถึงวัสดุต่าง ๆ ด้วย และอาจใช้งานทางการแพทย์ได้ เช่น Magnetocardiography

ที่มา:
Tsukuba.ac.jp