I. Vật lí Nano
- Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu vật chất hay các thiết bị có kích thước từ 1 tới 100 nm, chia thành hai ngành nhỏ hơn là khoa học nano và công nghệ nano
Ở kích cỡ nano, vật liệu có tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang và các tính chất hoá học khác hẳn với tinh chất của chúng tại các kích cỡ lớn hơn.
Khoa học nano nghiên cứu các tính chất vật lí, hoá học đặc biệt của các loại vật liệu ở cấp độ nanômét. Ví dụ, ống nano carbon
Công nghệ nano tập trung triển khai những thành tựu của khoa học nano vào thực tế.
Hình ảnh: ống nano carbon
- Một số ứng dụng của vật lí nano
Các loại vật liệu nano được dùng trong các linh kiện điện tử hay chế tạo xe, máy bay và phục vụ may mặc. Ngoài ra, nano còn được ứng dụng trong công nghệ sản xuất hàng tiêu dùng.
Trong y học thì có robot với kích thước nano được dùng trong điều trị ung thư.
Hình ảnh: robot với kích thước nano
Trong sản xuất năng lượng, sử dụng các vật liệu nano chế tạo các loại pin, tụ điện làm tăng tính hiệu quả dự trữ điện năng hoặc tạo ra vật liệu siêu dẫn.
Trong đời sống hằng ngày, công nghệ nano có nhiều ứng dụng như sử dụng các hạt nano bạc trong sản xuất vải có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, loại bỏ tạp chất.
II. Vật lí Laser
Laser là từ viết tắt tiếng Anh "LightAmplification by Stimulated Emission of Radiation" (sự khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cảm ứng), là nguồn ánh sáng thu được nhờ sự khuếch ánh sáng bằng bức xạ phát ra khi kích hoạt đại các phần tử của một môi trường vật chất.
Vật lí Laser nghiên cứu các lĩnh vực sau:
– Nghiên cứu cấu trúc của nguyên tử, phân tử thông qua các hiệu ứng quang phi tuyến.
– Nghiên cứu để quan sát sự hình thành các liên kết hoá học trong thời gian rất ngắn bằng cách sử dụng những xung laser cực ngắn nhằm tạo ra độ phân giải thời gian phù hợp.
– Nghiên cứu chế tạo các thiết bị quang học, quang – điện tử mới có những tính năng vượt trội.
– Nghiên cứu chế tạo công cụ, thiết bị để bẫy nguyên tử hay các hạt có kích thước từ micrômét đến nanômét
- Nghiên cứu phát triển công nghệ chụp ảnh cấu trúc vật liệu mà không phá huỷ mẫu vật.
- Nghiên cứu phát triển các công nghệ mới để chẩn đoán và điều trị bệnh trong lĩnh vực y học.
Laser được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực:
- Trong công nghiệp chế tạo, laser được sử dụng để cắt kim loại.
- Trong y học, laser được sử dụng như một dao mổ để phẫu thuật.
- Sử dụng laser trong viễn thông để truyền tin tức.
– Sử dụng tia laser trong nghiên cứu vũ trụ như: đo những khoảng cách cực lớn; xác định vị trí của các vật thể trong vũ trụ; theo dõi, điều khiển và liên lạc với các tàu vũ trụ.
III. Vật lí chất ngưng tụ
Một số đối tượng nghiên cứu của vật lí chất ngưng tụ:
- Nghiên cứu hiệu ứng ngưng tự Bose-Einstein để chế tạo bit lượng tử (qubit) và laser nguyên tử (atom laser) từ các hệ nguyên tử siêu lạnh phục vụ cho các nghiên cứu về máy tính lượng tử và các công nghệ đo lường chính xác cao.
- Nghiên cứu liên ngành với hoá học, công nghệ nano... về các tính chất điện và từ của các loại vật liệu, cấu trúc của mạng tinh thể để chế tạo những vật liệu mới với những tính chất ưu việt như ống nano carbon, graphene,....
– Nghiên cứu về vật liệu bán dẫn phục vụ ngành điện – điện tử và ngành công nghiệp về bán dẫn như chế tạo vi xử lí trung tâm của máy tính, vi mạch điện tử,..
Một số ứng dụng của Vật lí ngưng tụ Bose-Einstein:
- Trong lĩnh vực đo lường độ chính xác cao: Trạng thái BEC là cơ sở quan trọng để các nhà vật lí phát triển công nghệ laser nguyên tử siêu lạnh, phục vụ cho công nghệ đo đạc yêu cầu độ phân giải cao về mặt không gian.
- Trong lĩnh vực thông tin lượng tử và máy tính lượng tử: Nhờ vào sự phát triển của công nghệ giam giữ và điều khiển nguyên tử siêu lạnh, điển hình là mạng quang học các nhà vật lí có thể kiểm soát và trích xuất tính chất lượng tử của từng nguyên tử.
