Um engenheiro da Universidade do Colorado Denver está prestes a dar aos cientistas uma nova ferramenta que pode ajudá-los a transformar a ficção científica em realidade.
Think about um laser de raio gama seguro que possa erradicar as células cancerígenas sem danificar o tecido saudável. Ou uma ferramenta que pode ajudar a determinar se a teoria multiversa de Stephen Hawking é actual, revelando o tecido subjacente ao universo.
O professor assistente de engenharia elétrica Aakash Sahai, PhD, desenvolveu um avanço quântico que poderia ajudar essas idéias de ficção científica a se desenvolver e enviou uma onda de excitação através da comunidade quântica devido ao seu potencial para revolucionar nossa compreensão da física, química e medicina. Tecnologias quânticas avançadasum dos periódicos mais impactantes nas áreas de ciência quântica, materiais e tecnologias, reconheceu o trabalho de Sahai e apresentou seu estudo sobre a capa de sua edição de junho.
“É muito emocionante porque essa tecnologia abrirá novos campos de estudo e terá um impacto direto no mundo”, disse Sahai. “No passado, tivemos avanços tecnológicos que nos impulsionavam para a frente, como a estrutura subatômica que leva a lasers, chips de computador e LEDs. Essa inovação, que também é baseada na ciência materials, está na mesma linha”.
Como funciona
Sahai encontrou uma maneira de criar campos eletromagnéticos extremos nunca antes possível em um laboratório. Esses campos eletromagnéticos – criados quando os elétrons em materiais vibram e saltam em velocidades incrivelmente altas – alimentam tudo, desde chips de computador an excellent partículas que procuram evidências de matéria escura. Até agora, a criação de campos fortes o suficiente para experimentos avançados exigia instalações enormes e caras. Por exemplo, os cientistas buscam evidências de máquinas de uso de matéria escura, como o Giant Hadron Collider no CERN, a Organização Europeia de Pesquisa Nuclear, na Suíça. Para acomodar as cavidades de radiofrequência e ímãs supercondutores necessários para acelerar feixes de alta energia, o colisor tem 16,7 milhas de comprimento. A execução de experimentos nessa escala exige enormes recursos, é incrivelmente cara e pode ser altamente volátil.
A Sahai desenvolveu um materials semelhante ao silício, semelhante a chip, que pode suportar vigas de partículas de alta energia, gerenciar o fluxo de energia e permitir que os cientistas acessem campos eletromagnéticos criados pelas oscilações ou vibrações do gás eletrônico quântico-tudo em um espaço sobre o tamanho da sua mão. O movimento rápido cria os campos eletromagnéticos. Com a técnica de Sahai, o materials gerencia o fluxo de calor gerado pela oscilação e mantém a amostra intacta e estável. Isso dá aos cientistas uma maneira de ver atividades como nunca antes e abre a possibilidade de diminuir os coletores de quilômetros de comprimento em um chip.
“Manipular o fluxo tão alto de energia, preservando a estrutura subjacente do materials, é a inovação”, disse Kalyan Tirumalasetty, estudante de graduação no laboratório de Sahai que trabalha no projeto. “Esse avanço na tecnologia pode fazer uma mudança actual no mundo. Trata -se de entender como a natureza funciona e usar esse conhecimento para causar um impacto positivo no mundo”.
A tecnologia e o método foram projetados em Cu Denver e testados no SLAC Nationwide Accelerator Laboratory, uma instalação de classe mundial operada pela Stanford College e financiada pelo Departamento de Energia dos EUA.
Aplicações desta tecnologia
A CU Denver já solicitou e recebeu patentes provisórias sobre a tecnologia nos EUA e internacionalmente. Embora as aplicações práticas do mundo actual possam estar a anos, o potencial de entender melhor como o universo funciona e, assim, melhorar a vida, é o que mantém Sahai e Tirumalasetty motivados a passar longas horas no laboratório e no SLAC.
“Os lasers Gamma Ray podem se tornar realidade”, disse Sahai. “Poderíamos obter a imagem de tecido não apenas com o núcleo das células, mas também até o núcleo dos átomos subjacentes. Isso significa que cientistas e médicos seriam capazes de ver o que está acontecendo no nível nuclear e que poderia acelerar nossa compreensão de forças imensas que dominam as pequenas escalas que também levam a melhores tratamentos médicos e curas. nível.”
A técnica extrema de plasmon também pode ajudar a testar uma ampla gama de teorias sobre como nosso universo funciona – desde a possibilidade de um multiverso até explorar o próprio tecido do nosso universo. Essas possibilidades excitam Tirumalasetty, que antes pensou em se tornar um físico. “Para explorar a natureza e como ela funciona em sua escala elementary, isso é muito importante para mim”, disse ele. “Mas os engenheiros dão aos cientistas as ferramentas para fazer mais do que entender. E isso é … isso é emocionante”.
Em seguida, a dupla é um retorno ao SLAC neste verão para continuar refinando o materials de chip de silício e a técnica a laser. Ao contrário dos filmes, o desenvolvimento da tecnologia inovadora pode levar décadas. De fato, parte do trabalho elementary que levou a esse momento essential começou em 2018, quando Sahai publicou sua primeira pesquisa sobre aceleradores antimatters. “Vai demorar um pouco, mas na minha vida é muito provável”, disse Sahai.
Sobre os pesquisadores
Aakash Sahai é doutorado em física de plasma pela Duke College, mestrado em engenharia elétrica pela Stanford College e mestrado em física pela Universidade de Indiana, Bloomington. Ele é membro do grupo eletromagnético, plasmas e computação no Faculty of Engineering, Design e Computing da CU Denver. Antes de ingressar na CU Denver em 2018, ele trabalhou como associado de pesquisa no Imperial Faculty London e ocupou funções de pesquisa e desenvolvimento no setor privado. Sahai publicou mais de uma dúzia de artigos em periódicos revisados por pares e é um orador frequente nos eventos SLAC, CERN e American Bodily Society. Ele também atua como revisor de várias revistas científicas.
Kalyan Tirumalasetty está cursando seu doutorado em engenharia elétrica e um mestrado em engenharia elétrica pela CU Denver e um diploma de bacharel em tecnologia em engenharia eletrônica e comunicação pela Anurag Engineering Faculty na Universidade Tecnológica de Jawaharlal Nehru. Durante seu mestrado, ele trabalhou como assistente de pesquisa da Sahai para desenvolver essa configuração tecnológica no SLAC.
