研究人員3D 打印原子蒸汽室，用于量子技術研究

2024年6月25日，南極熊獲悉，諾丁漢大學的研究人員開發(fā)出玻璃蒸汽室的增材制造技術，這是量子技術的關鍵部件。該團隊利用數(shù)字光處理 (DLP) 進行桶式聚合，創(chuàng)建了復雜的內(nèi)部架構和集成傳感器。該過程允許原位生長金納米粒子以調(diào)整光學特性。

相關研究以題為“Additive Manufacturing offunctionalised atomic vapour cells for next-generation quantum technologies/用于下一代量子技術的功能化原子蒸汽室的增材制造”的論文被發(fā)表在《arXiv》數(shù)據(jù)庫平臺上。

論文鏈接：https://arxiv.org/html/2406.15255v1

3D 打印的玻璃蒸汽室實現(xiàn)了 2×10⁻⁹mbar 的超高真空度，可實現(xiàn)無多普勒光譜和激光頻率穩(wěn)定。這些蒸汽室的體積不到 1cm³，在高達 150°C 的溫度下仍能保持熱穩(wěn)定性，并在高溫環(huán)境下保持結構完整性。

△用于QT 應用的增材制造蒸汽室。（圖片來源：諾丁漢大學）

△增材制造蒸汽室中 Rb 蒸汽的吸收光譜

△未鎖定激光的艾倫偏差，以及使用印刷蒸汽室鎖定激光的艾倫偏差。插圖：顯示錯誤信號（紅色）以供參考。

△增材制造蒸汽室的透射和偏振測量

△增材制造玻璃的功能化 - AuNP 摻雜和石墨烯軌道

這種增材制造方法解決了傳統(tǒng)制造的局限性，例如需要吹制玻璃，通過提供具有高光學質(zhì)量的可定制和微型組件。打印的單元支持復雜的幾何形狀和集成功能，例如噴墨打印的石墨烯和用于光子檢測的銀電極。

該團隊采用了含有氣相二氧化硅納米顆粒的樹脂，實現(xiàn)了 50 wt% 二氧化硅的高負載。打印的部件在 1150°C 下進行熱脫脂和燒結，形成致密的非晶態(tài)玻璃結構。該工藝表現(xiàn)出明顯的線性收縮（~27%），這在設計階段就已考慮到。

打印的電池用于進行銣光譜分析，證實了它們適用于量子技術應用。這些結果凸顯增材制造方法生產(chǎn)先進、集成的多材料組件的潛力，增強了量子設備的功能和集成度。