Teadust kõigile oktoober on teadusrahvakalendris Nobeli kuu
ja täna tulebki juttu tänavu välja jagatavaid Nobeli
teadusauhindu pälvinud teadlaste töödest.
Nii füüsika kui ka keemiaauhind on tänavu taas
valgusnähtuste vallast.
Füüsikud on uurinud ülilühikest aega, vältavate
valgussähvatust loomist, keemikud mitmesugust värvi,
valgust, kiirgavaid, kvanttäppe. Neil teemadel annavad kohe taustateavet füüsika magister
Sandra Mirella Valdma ja eksperiment Taal füüsikaprofessor
Marco Kirm.
Olen saatejuht Priit Ennet, kes kuulab, saab teadust. Räägime nüüd väga lühikestest valguse sähvatustest
ehk impulss-idest Nende tekitamisest ja võib-olla ka nende kasutamisest.
Ja põhjus on väga lihtne, sest et just täpselt ülilühikeste
valgusimpulsside alaste tööde eest antakse välja tänavused
Nobeli füüsikaauhinnad.
Auhinna saajaid on kolm, ann Jean-Pierre Agostini
ja Franz Krauss.
Aga stuudios on täna hoopis Sandra Mirella Valdma,
kes on aktsiaseltsi küberneetika Infoturbe Instituudi
projektijuht kuid erialalt füüsik ja töötanud ka mõnda aega
just täpselt sealsamas Lundi ülikoolis, selles samas teadlasrühmas,
kus ka üks tänavune nobelist Ann Jeff oma uurimistööd siiani teeb. Jah, just nii, on tõesti siiaajani, teeb ta sedasama uurimistööd,
mida ta tegi ka tollal oli juba alustanud kümneid aastaid tagasi,
kuigi tegelikult seda uurimistööd saab suhteliselt tooreks nimetada.
Sellepärast et kui võrrelda paljude teiste Nobeli preemiatega,
siis tema on esimesed nii-öelda mõõtmised tehti 80.-te lõpul
ja sellest alates on ta siis selle kallal töötanud,
samal ajal kui mõned Nobeli preemiat on antud 80 aasta
taguse töö eest või niimoodi Ja tema oligi just see nendest 300-st kõige varem,
nagu selle valdkonnaga pihta hakkas ja ülejäänud on siis täiendanud.
Neid lühikesi valguse impulss on kindlasti tehtud ka varem.
Me saame ka ise klõpsutada lülitit ja saame väga lühikese
enda arvates, aga, aga kui lühike on siis lühike. No see Nobeli preemia oli nüüd atosekund impulsside eest,
mis on siis 10 astmes miinus 18 sekundit,
mis suremuse inimestele midagi ei ütle, aga praegusel ajal
väga siis tuuakse seda näiteks, et see on umbes sama palju sekundile.
Kui on siis praegu maailma vanus suurest paugust,
et see ajavahemik jah, ka see ajavahemik siis nii-öelda
miljardites aastates selles suhtes Ühesõnaga, sekund on seal universumi vanuse
ja ato sekundi vahepeal. Täpselt täpselt keskel seal jah, nii et hästi hästi lühiimpulsid. Jah, ja tegelikult nende ülilühikeste impulsside eest on
enne ka noobel saadud 2018 saadi ka natuke teistsuguse
tehnoloogia eest, aga ka selle eest, kuidas just teha natuke
küll nüüd aeglasemaid impulsse, aga jah,
kuidas valgust kokku pakkida ja see oli ka üks osa,
millega maa ka tegelikult tegelesin seal,
kui ma seda laserit arendasin Lundi ülikoolis.
See on juba neljas, isegi valguseteemaline Nobeli preemia,
mis siis viimase 10 aasta jooksul on saadud? No valguses on ikka väga tähtis on alguse saanud,
siin on väga tähtis. Aga mispärast on keeruline teha neid ülilühikese impulss,
aga sellepärast, et näppe ei liigu nii kiiresti. Need on jah, kuna nad on ikkagi nüüd nii lühikesed,
et tegelikult inimsilm ka ju ei näe, kui me mõtleme kasvõi
koolibri peale, siis koolibri tiiva vibutuses on juba niigi kiired,
muutuvad meie silmale selliseks uduseks,
siis täpselt samamoodi on ka erinevate tehnoloogiliste seadmetega,
et väga kiireid efekte on väga raske mõõta.
Sul ei ole nii kiireid, sest tegelikult see seade peab ise
olema kiirem või siis tehnoloogiline efekt,
millega mõõdetakse mingit teist efekti, peab olema kiirem
sellest veel. Ja siis sa peadki mõtlema neid tehnoloogiaid välja arendama neid,
mis on kogu aeg kiiremaid ja kiiremaid, ehk siis nagu meil
on foto fotograafias välk, sulgeid, välk
ja siis see on see hetk, mis jäädvustatakse,
sul on vaja veel kiiremaid välke ehk siis arendatigi välja
nagu sellised ato sekund, sähvatused, millega on võimalik
mõõta väga kiireid asju, näiteks nagu siis elektronide
liikumine ümber. Et nad ongi nagu fotovälgu analoogid, selles suhtes võib nii mõelda,
jah, põhimõtteliselt täpselt ei ole, aga. Täpselt ei ole, aga ta on sarnane asi ta nagu mingi selline
teine kiirem efekt, mis, millega on võimalik mõõta tulemusi. Põhimõtteliselt piltlikult öeldes on võimalik siis elektrone
nende tegevuses ka pildistada. Ja mida varem ei ole olnud võimalik teha? Noh, samas ma nüüd lähen väga fundamentaalseks jälle tagasi,
et kui meil on üks footon, valguse osake,
mis lendab kuskilt aatomist välja, seda võib ju ka nimetada
väga ülilühikeseks, kuigi väga nõrgaks, valguse sähvatus,
eks või impulsiks, aga nüüd need impulsid,
mis on need ülilühikesed, need koosnevad ikkagi mitmest fotonist. Jah, tavaliselt nad ikkagi koosnevad mitmetest fotonitest
ja nad koosnevad ka mitmetest ülemtoonidest,
sellepärast neid ongi võimalik nii lühikeseks saada.
Ehk siis kui hakata natuke tagasi vaatama sellele,
kuidas neid tekitati, oligi see, et alguses on vaja hästi
intensiivselt laserit kus siis on hästi palju energiat ühte
väiksesse laserkiirte kokku pandud.
Sa lased selle laserkiire väärisgaasile peale tollal siis
87. ja kaheksandal aastal, kui Ann neid mõõtmisi tegi siis
tema kasutas selleks neooni. Ja neoongaasis ongi siis nendes gaasi aatomites on need elektronid,
mis hakkasid võnkuma selle tõttu, et neil hästi valgust
peale nad said energiat juurde ja siis nad kiirgasid hästi
palju erinevaid ülemtoone mis on sarnased nagu kitarril.
Kui sa võtad kitarrikeele nii-öelda mängid seda kitarrikeelt,
siis on see põhitoon ja siis on mingid ülemtoonid,
mis tekivad. Mis on täisarv kordi seal selles tsoonis? Sama asi juhtub valgusega, sest valgus on samamoodi laine
nagu kitarrikeele peal, tekivad need helilained. Laseris tuleb, eks no laser saadab sellist väga ühtlast
valgust välja, kõik on täpselt ühepikkused,
lained seal.
Aga siis, kui nad seal neelduvad ja kiirguvad,
siis tekivadki need ülemtoonid sinna juurde. Jah, ülemtoonid tekivad sinna juurde selle just selle gaasi tõttu,
mille, millest see siis valgus lastakse ja need ülemtooniku
nad satuvad täpselt õigetes faasides olemas,
ehk siis need maksimumid mõtlemegi laine peale lainete
maksimumid ja miinimumid kattuvad, siis tekivad sellised
hästi tihedas ajas nii-öelda need impulsid,
mis ongi siis ato sekundi pikkused. Tekib selline impulsside jada jada, just selliseid hästi ele
koht nii-öelda ja siis siis vahepeal ei ole midagi peale
ja siis tuleb jälle hästi elektrit.
Ja kuna valgus levib hästi kiiresti, siis need impulsid ka
hästi lühiajalised, sest nad lähvad ruttu läbi sellest kohast,
kus, kust me neid vaatame. Jah, lühiajalised ja nad on teineteisele ajaliselt ka
suhteliselt lähedal ja, ja kõike seda nagu vaadata.
Et kuigi mida oli ka raske teha, neil oli saavutada ainult
ühte impulssi korraga, mitte seda jada, siis millest me rääkisime,
et üks nendest Nobeli preemia saajatest oli siis see,
kes sai võimaks 2000 mis oli kolm, või viis,
kus ta sai siis viimaks selle ainult ühe impulsi korraga,
et ei olnud enam seda jada. Ja see on rakenduste jaoks väga hea, sellepärast et siis me
saame nii-öelda ühe foto seal mingit filmi,
kui me ei taha. Jah, täpselt, et see ongi see, et seda on võimalik teha üks
mõõtmine korraga ja nad ei ole nii-öelda,
võib-olla tekib müra teistest järgnevatest mõõtmistest
või midagi siukest. Aga kuidas siis saavutada seda, et seal gaasis just need
ülemtoonid niimoodi väga õigesti omavahel kokku sobituvad? See on põhimõtteliselt, kuna nad nagunii on samas kohas
tulevad välja või kuidas öelda, siis reaalsus on see,
et nad mingitel ajahetkedel ongi samas faasis. Vaat see ei ole väga suur mure, et nad No tavaliselt, eks nad ikkagi peavad nii-öelda seda
eksperimenti tuunima, et neil oleks võimalik,
et nad jõuaks ühte kohta välja ja neid oleks võimalik ajada
ühte faasi, aga see võib-olla ei olnud see esimene asi,
mille, mis selle põhiprobleemi nagu tekitas,
et tavaliselt see laseri võimsus ja see,
need asjad on nagu põhilised selle avastuse suunad,
siis ütleme nii et noh, ütleme siis hästi võimsaga laseriga
gaaside uurimine on see, mis oli see suur avastus selle taga,
et üldse seda teha ja avastada need kõrgemad hormoonikud,
mida siis eesti keeles nimetame ka ülem toonideks. Selle valguse juures. Ja kui on laservõimas, siis saame ka võimsaid impulsse neid lühikesi. Jah, ja, ja siis on ka kergem neid tekitada just erinevates gaasides,
sest ma tean, et erinevaid väärisgaase on ka selleks kasutatud. Aga mida Ann lüüjee aastakümneid seal selles valdkonnas on teinud,
mida ta on täiustanud, mida ta on uurinud? No põhiliselt, mida ongi proovitud teha,
ongi neid impulsse teha kogu aeg lühemaks.
Need ongi need kolm siis Nabelisti selleaastast.
Et kui Ann alguses avastas selle nähtuse 80.-te lõpus,
siis järgmine inimene proovis sele saada veel kiiremaks,
tato sekundi impulsid siis Änsained veel kiiremaks.
Ja lõpuks siis üks neist Nabelistidest proovis saada siis
ainult ühte seda ADO sekund impulssi, mitte tervet seda jada,
mis sealt välja tuleb ja praeguse kiiruse taga minna
siiamaani tegelikult käib veel, et, et kogu aeg proovitakse
seda nii-öelda üle trumbata ja kogu aeg saada kiiremaid
ja kiiremaid impulsse. Kiirem tähendab siis praegu lühem. Lühem, ja et ongi justkui alguses olid need jäitsilise
200 250 ato sekundi juurde tollased rekordid siis nüüd on
juba jõutud 43 Vistatu sekundini, umbes et ongi lühemad,
need impulsid. Ja praktiliselt täpselt siis välja, nii et meil on üks
laserlaserikiire ees on üks läbipaistvate seintega gaasinõu
ja siis sealt teiselt poolt nõu tuleb siis välja see lühike
impulss Põhimõtteliselt küll jah, see oli ka see,
mis seal londi laboris oli ja mina just töötasin selle laseriga,
mis seal enne seda gaasikambrite oli.
Aga see laser oli ka ise põhimõtteliselt kaks ruumi suur,
nii et selleks, et saavutada üldse nii intensiivselt laserit,
on ka päris palju ruumi vaja ja, ja vahendeid Millest see teie töö seal laboris täpsemalt seisnes? Minu töö oligi see laserkiire intensiivsust suurendada,
sest kuna optilistel elementidel tavaliselt ei ole ükski asi ideaalne,
seal võib olla erinevaid defekte, sul võib sinna süsteemi
tolm sattuda või midagi ja sisse laserkiire kuju moondub,
kutsutakse operatsioonideks ja selle tõttu osa energiat
hajub ära lihtsalt täiesti tavaline valguse hajumine.
Ja sellega eesmärgil oli siis mõte seda hajumist vähendada,
et vahepeal seda kiir uuesti paremaks teha. Ja see oli see osa, kus siis kiir ei olnud veel nii suure
energiaga ja panna sinna vahele selline eriline peegel.
Mis siis koosneb hästi paljudest väikestest tükkidest nagu
sihuke pitsa noh, veel mitu sõõrideks jah,
nagu pitsalõigud, aga veel jaotatud niimoodi ringideks ka,
et ja siis neid kontrollides oli võimalik siis selle
laserkiire mõned kohad, mis olid siis nagu tumedamad kus oli
valgus ära hajunud, siis nagu seda korrigeerida,
et kogu valgus oleks ühtlaselt jaotunud ja läheks sinna süsteemi. Et see oli eesmärk ja just tollal oli seda kasutatud küll
väga võimsates lasersüsteemides, aga need peeglid olid
sellised poole meetri suurusjärgus ja mina katsetasin hästi
väikest peeglit, mis oli mõeldud tegelikult üldse
biomeditsiini biomeditsiinis kasutamiseks
ja mitte üldse siis nagu nendes süsteemides. Ta oli selline, umbes kahe sentimeetrise läbimõõduga,
see peegel suhteliselt väike, et laserkiir ei pidanud ka
siis nii suur olema ja selle tõttu Odav raha ja kui kaugel nüüd need praktilised rakendused
sellel tehnikal on ja mida me sellega saame teha,
et me oleme siin rääkinud, et saame pildistada
põhimõtteliselt väga väikesi asju ja väga kiiresti liikuvaid
väikesi asju. Põhiliselt uuritaksegi aatomeid ja elektrone
ja nende energiatasemete muutust elektronide liikumist
ja kus sa just kasuks tuleb, ongi näiteks keemia,
kus eeldatakse, et tuleb suur revolutsioon praegu juba selle
valdkonna nimeks kutsutaksegi ato keemiaks tegelikult
ja seal siis saabki uurida keemilisi reaktsioone,
näiteks kuidas nad toimivad, miks mingid asjad juhtuvad,
mida enne pole nähtud, seepärast keemilised reaktsioonid
toimuvad ka väga kiiresti, nagu me teame. Ja nüüd on võimalik siis neid võib-olla tulevikus ka
kontrollida ja suunata neid keemilisi reaktsioone
ja saada täpsemini siis näha, kuidas asjad juhtuvad.
Ja sealt edasi me jõuame ka materjaliteadusesse
ja meditsiini ja materjaliteaduses on võimalik noh,
näiteks päikesepaneele materjale paremini edasi arendada,
et kuidas siis energia tuleks meile efektiivsemalt edasi.
Kõik see päikeseenergia ei läheks vahepeal kaduma
või siis meditsiinis näiteks mõned diagnostikaseadmed,
et saaks täpsemini vaadata erinevaid ravimite Sis mõjumisi
või mingeid selliseid asju. Ja see on ikka põnev, et me saame vaadata lausa molekule,
aatomeid ja elektrone nende nii-öelda igapäevases keskkonnas
ja tegevuses. Jah, ja muidugi tänapäeval, mis on veel suur valdkond,
mis areneb, on ju ka arvutustehnika, et kui me saame kiiremat,
näiteks mikroprotsessorid, siis meil lähevad arvutid
kiiremaks ja, ja see on ka kindlasti üks valdkond,
mis saab sellest suure arenguhüppe, võiks saada vähemalt. Tulevikus, et vaadata, mis seal protsessori sees siis ikkagi
täpsemalt toimub. Mitte ainult vaadata, vaid reaalselt ka neid ülekandeid teha kiiremaks,
et mikroprotsessor saab minna väiksemaks,
siis sa saad rohkem jõudu sinna juurde panna ja,
ja siis, kui need kõik asjad on väiksemad,
siis on võimsus suurem ja tulebki kiiremad arvutused,
paralleelarvutusi on arvatavasti kiiremini võimalik siis teha. No kaua aega räägiti vist seda, et, et nii lühikesi
valgusimpulsse ei olegi põhimõtteliselt võimalik tekitada. Ja sellest räägiti tõesti suhteliselt kaua aega,
et arvati, et Fempto sekkunud ongi see piir,
kuhu siis jõutakse? Seda arvati sellepärast, et valguse lainepikkus jääb kuskile
sinna kanti. Jah, ja arvatavasti see ka, et eelnevaid kõiki neid edendusi
siis nii-öelda tehti tavaliselt optiliste elementidega
ja mõnes mõttes siis nagu mehhaaniliselt.
Aga praegu siis tõesti tegelikult kasutati ära aatomite
omadusi kiirata valgust, kui neile väga intensiivne valgus
peale tuleb.
Et see tehnoloogia on natukene teistsugune,
et gaasi polnud enne kasutatud selleks teist keskkonda,
siis nii-öelda Ahah, ja tegelikult need ülemtoonid just teevadki selle
sageduse väiksemaks.
Ja tänu sellele siis saab ka selle impulsi lühemaks teha,
kui neid ülemtoone omavahel kombineerida. Jah, nende ülemtoonide kombineerimine, kuna nad on vahepeal
oma faasis ja siis vahepeal ei ole sellel hetkel,
kui nad on omavahel faasis, siis tekib niisugune väike välgatus,
et seda on natuke kergem joonise peal vaadata,
kindlasti, kui sõnadega proovida selgitada,
aga jah, seda on päris hästi näha, kus nad siis ära sumbuvad,
kus nad ei ole enam faasis ja hakkavad teineteist. Kustutama kas seal Lundi ülikoolis töötades on lüüa juures,
oli ka tunda sellist tunnet, et siit võib midagi lausa
Nobeli auhinna väärilist tulla kunagi tulevikus. Tol hetkel seda, et nüüd Nobeli tuleb, seda ma ei oska öelda,
et oleks tundnud.
Ma tean, et see oli labor, kuhu oli raske saada
ja kõik tudengid ei saanud sinna äng ise tol hetkel oli
tegelikult Nobeli komitees olnud juba vist mingi kaheksa aastat,
et kui ma sinna läksin, siis tal oligi viimane aasta käsil
Nobeli komitees.
Et selles suhtes, et seal tehakse maailmaklassi teadust,
ma kindlasti teadsin. Kas nüüd seda, et sealt noobel tuleb, seda ma kindlasti ei
kujutanud ette eriti veel, et tegemist on hästi toreda
ja sellise meeldiva inimesega, kes on suhteliselt vaikne,
armas ja inglise keeles on hea sõna hambul.
Eesti keeles võib-olla alandlik tõlk ei ole nagu selline
õige tõlge sellele sõnale, aga ja väga abivalmis ta kindlasti.
Vaieldamatult oli mul üks parimaid õppejõude tollal seal
ja see on ka tema selline asi, mida ta teeb väga südamega
ja kindlasti ka suunab naisterahvaid just teaduse poole
ja julgustab, et et aga jah, seda, et kas nüüd sealt on
noobel tulemas, seda ma ei oska öelda. Kui kihkuma hiljem vaatasin ühte intervjuud temaga,
siis ma nägin, kuidas intervjueerija viskas nalja selle üle,
et aga järsku nüüd, kui te olete komitees lõpetanud,
siis oleks just õige aeg ise kandideerida Nobeli preemiale,
et võib-olla teile antakse võimalus. Ja rääkisimegi täna siis valguse hästi lühikestest
Timpulsidest mida saadakse valguse, ülemtoonide,
valguslainete, ülemtoonide kombineerimisega,
gaasikeskkonnas ja millel on väga palju väga huvitavaid rakendusi,
just nimelt väga väikeste asjade ja väga kiiresti toimuvale
sündmuste uurimise alal ja nende uuringute eest antakse
tänavu siis Nobeli füüsikaauhind Stockholmis detsembris
kolmele teadlasele. Minu vestluskaaslane oli Sandra Mirella Valdma. Kvanttäpid on meie päevakangelased.
Tänu sellele, et Nobeli keemiaauhind läheb kolmele teadlasele,
kes on just nimelt kvanttäppidega tegelenud
ja neid uurinud Mounci Powendi Lui pruss
ja Aleksei Jekkima on siis need teadlased.
Aga labori stuudios sellest teemast rääkimas on Marco Kirm,
kes on Tartu Ülikooli eksperimentaalfüüsika professor.
Kvanttäpid, väga ilus nimi, tegelikult öeldakse ka kantpunkt,
mõnikord, aga täpp klapp, kõlab hästi. Jah, mulle tundub, ka C kvanttäpp on hea
ja seda saab nüüd edaspidi ka loengutes kasutada,
kuna R-i abiga oleme siis teinud ka eesti keelt parandanud ja,
ja viinud sisse termini, mis on siis juba rahvale edastatud
ERR-i kaudu. Ja kvanttäpp nagu nime tegelikult mõlemad osapooled viitavad,
on midagi hästi pisikest.
Mis on täpsemalt kvanttäpp, alustame sellest. Alustame sellest jah, et kvanttäpp, seda tuleb mõelda kui nanoobjekti.
Et kindlasti ta on suurem kui küsimus ongi,
et mis, mis täpimõõt, et, et kui meil paberile teeme täpi,
siis on meil suur täpp millimeetrine täpp,
aga kvantkvanttäpp on siis mõne nanomeetriline nanoosakene
ja neid võib teha väga erinevaid, nagu siin ka kõik need
kolm Nobeli preemia saajad keemias on seda näidanud,
et alustati klaasides joonidest. Kui viia hästi vähe vasejoonel sellesse klaasi,
tähendab siis nad jäävadki eraldatuks, ehk ongi,
tähendab kvantobjektid. Aga joon veel ei ole, täpp on natuke suurem. No ütleme niimoodi, et jah, võib-olla üks,
üks aatom on ilmselt vähem, aga, aga seal noh,
kui, kui sa tainetlegeerida klaasilegeerida selle vasega,
siis me saame mitmeaatomist, kogumit ka juba täpid,
need on juba täpid, kui ütleme, et kui meil on suurus kaks nanomeetrit,
näiteks kaadium, selleni kvanttäpp, et mitu aatomit sinna mahub,
ei mahu väga palju, noh, neli-viis võib olla. Ja tõeline pisitäpp.
Aga mis nendega siis nüüd lahti on, et nendest lausa Novi
lahunud tuleb anda? Tegelikult kõik hakkab ikkagi sellest peale,
et mis eristab nanomaailma tavalisest maailmast tavalises
maailmas ainet omadused ei füüsikalised,
keemilised ei sõltu selle suurusest.
Kui me läheme naa mõõtmesse, siis hakkavad sõltuma ja,
ja sellepärast need kvanttäpid ongi huvitavad.
Et kui teha hästi väikene kvanttäpp, siis tema selle ainet
iseloomustab teatavasti keelutsoon, kus ei ole seisundeid. Selle keelutsooni laius hakkab muutuma. Ja nüüd me läheme juba teoreetilise maailma,
see on siis tegemist on siis pooljuhtidega,
kellel see keelutsoon. Ja sealt see on pooljuhid või siis ka tähendab isolaatorid.
Isolaatoritega on jälle see probleem, et nendest ei saa teha
nii väikseid kvanttäppe et nende mõõtmed hakkaksid mõjutama
nende omadusi.
Nende omadused on juba niigi ära määratud. Keelutsooni tuleb natukene meenutada, et,
et inimestel tekiks see pilt, et see ei ole mingisugune
füüsikaline vöönd seal kuskil täppisees,
vaid see on nii-öelda see energiatase. See kirjeldab energiatasemeid ühesõnaga aines et kõige,
kõige kõrgem täidetud seisunditega tase on valentsitsoon
ja kui me sealt viime ühe elektroni, siis juhtivustsooni
siis selle vaheline juhtivustsooni ja Valentsitsiooni
vaheline kaugus ongi keelutsoon. Aga see viimine tähendab siis seda, et elektroni energia
hopsti väheneb selle viimisega valentsitsoonist?
Ei vastupidi, vastupidi, suureneb. Jah, et selleks, et seda seda protsessi ellu viia,
on vaja anda Energiat mingil moel juurde.
Me võime teha seda valgusega, aga seda võib teha ka
elektrilaenguga või ka joonidega pommitades,
et kuidas me seda teeme, siis ei ole oluline.
Aga põhiline on see, et meil on siis üks,
üks elektron on ergastatud seisundis ja kui me selle
keelutsooni laius, saame muuta. Et tavaliselt elektron relakseerub küllalt tihti
pooljuhtides just niimoodi, et kiiratakse footon,
valgus kiiratakse. Ta nii kui elektron hüppab seal siis kas neelab
või kiirgab. Neelab või kiirgab osake valgust?
Jah, need on pöörduvad protsessid ja, ja kui me oleme
võimelised selle keelutsooni laiust muutma,
siis me saame genereerida erinevat värvi valgust.
Ehk et kui me võtame tavalise, näiteks selle gaaslahenduslambi,
seal on meil kolm erinevat fosfoori, ükski jätkab sinist,
üks kiirgab, roheliste, üks kiirgab punast valgust.
Aga nüüd me võime võtta ainult ühe aine näiteks kaadiumisele
niidi muuta selle ainepunkti suurust, näiteks kahe
nanomeetrine kvanttäpp, siis kiirgab sinist valgust
ja kaheksa nanomeetrine punast valgust. Ehk et me saame samast ainest teha mistahes värvi kiirgavad kvanttäppi. Ahaa, lihtsalt muudame selle aine tükikese
ehk selle kvanttäpi suurust ja sellega muutub tema
keelutsooni laius seal energiatasemetel ja,
ja tänu sellele siis valgus, mida ta kiirgab
või neelab, on teist värvi, täpselt nii.
Ja sellepärast on ka näiteks klaas, kus need osakesed sees on,
või mingi lahus, kus osakesed need kvanttäpid sees hõlbivad,
võib ka olla eri värvi, sõltuvalt. Täpselt niimoodi, et tegelikult esimesed noh,
neid on, võib-olla täpi võib ka käppideks kutsuda on ju need
kuulsad vanade kirikute vitraažaknad, et vanad meistrid
oskasid teha väga lummavad värviaknaid ja kui neid uurima hakati,
kui meil tekkisid võimalused selleks, et analüüsida,
siis leitigi, et seal sees on siis erinevate metallide nanoosakesed,
erineva suurusega ja erineva kujuga kaka kuju mõjutab seda.
Ja tänu sellele me saame siis kas peegelduses
või või läbi läbi laskmas valguses tähendab väga erksaid
ja erinevaid toone, et seda oskasid juba keskaegsed meistrid,
kui mitte varasemat seda teha. Et kvanttäppide ajalugu on palju pikem, kui me siin selle
preemia järgi võime arvata. Ja juba keskajal oli neid keskajal aga tänapäeval osatakse
neid teha siis niimoodi, et korraga valmistada täpselt ühes
suuruses neid kvanttäpp, et keskajal olid nad mitmes suuruses. Tegelikult nad tulid ikkagi ka suhteliselt ühesugused,
et kui see meetod on käes, siis, siis nad ei ole,
aga põhimõtteliselt ega kuidas me neid kvanttäpp üldse saame,
et kõik võime teha kõige lihtsamaid keemilisi reaktsioone
näiteks on selline, seda kutsutakse siis põlemisreaktsioon
piltlikult öeldes, et me anname palju soojusenergiat
alumiiniumoksiidide juurde ja me saame ka tähendab väikeselt
alumiiniumoksiidi osakesi aga nende suurus varieerub. Et tõepoolest siis selle Pavendi panus oligi just selles,
et tema õppis siis neid valmistama, täpselt kontrollitud,
nii nagu vaja on.
Ja, ja vähe sellest, tänapäeval ei tehta neid kvanttäppe
ainult veel ühest ainest, vajadusel ümbritsetakse veel need
kaitsvate kihtidega funktsionaliseerivate kihtidega,
nii et, et see on suur oskus. No see on väga ilus, kui klaas või maal on ilusate värvidega.
Aga milliseid veel selliseid praktilisemaid kasutusi nüüd
just tänapäeval tänu nende kolme nobelistid öödele ka
sealhulgas kvanttäppide lon. Et kui me nüüd hakkame sellest peale, et nad on head
valgusekiirkajad ja nende, seda valgust saab siis ühesõnaga
muuta siis esimene mõte, mis meid iga päev ümbritseb
ja saadab elus väga palju, on tegelikult ju telerit
ja tõepoolest on Q-LED-tehnoloogiaga telerid,
kus siis põhimõtteliselt lisaks tavalisele telerile on
lisatud sinna siis punaseid ja rohelises kiirgavaid
kvanttäppe ja need annavad siis erilise,
selle värvi täiuslikkuse värvitoone tuleb juurde. Jah, ühesõnaga tegelikult on selline mõiste nagu see värvi
küllastatud või et see taasesitus oleks võimalikult perfektne.
Ja kui meil on nii-öelda kolm põhivärvi,
nii nagu need ütleme, valgusfiltritega ja nendega seal siis genereeritakse,
siis need täpid annavad, siin on neid täiendavaid toone
juurde ja ja ilusast punasest õunast saab suurepärane punane õun,
mis kohe kutsub särama. Ahah, see on siis üks rakendus, aga tegelikult neid on veel
ja ma saan aru, et paljud võimalikud rakendused on alles
arengujärgus või veel nii-öelda idee tasandil. Nojah, ütleme, et ega tegelikult ju kõigepealt tulebki see
fundamentaalne teadmine, kuidas neid asju teha ja,
ja millised on nende omadused.
Aga siis hakatakse otsima rakendusi ja üks suur suur
valdkond on kindlasti meditsiin, et me kõik tahame olla terved,
tublid ja ilusad, aga alati ei tule see selles mõttes välja
ja siis, kui on vaja näiteks ravida või diagnostikat teha,
siis tulevad jälle kvanttäpid appi. Et neid on võimalik siis viia, ütleme siis kuskile
kasvajarakkudesse või nende lähedale sõltuvalt siis need,
kui me funktsionil funktsionil leviseerime need kvanttäpid ära,
et seal saab siis valkudega, tähendab teatud valkudega need
sinna ütleme, õigesse kohta viia ja siis saab neid kasutada
ühtepidi nende rakkude leidmist, kus kasvajarakud on
ehk et nad hakkavad ju ka valgust, kiirgama on võimalik saavutada,
siis see on inglise keeles on abconberghen. Et me ergastame näiteks infrapunavalgusega.
See infrapunavalguse eelis on see, et see tungib hästi,
tähendab inimese kehasse sisse ja, ja siis neeldub kaks
infrapunast kvanti ja siis me saame teistsuguse,
teistsuguse valguse välja ja see näitab ära meile siis selle
kasvaja asukoha või probleemi asukoha. Kas kvanttäppide puhul on mingisugust tähtsust ka sellel,
millistest aatomitest või molekulidest nad koosnevad
või lihtsalt see suurus ongi põhiline, mis määrab? Ütleme niimoodi, et, et kindlasti on suurus,
on üks asi, aga teine asi on see, et nad ikkagi peaks olema,
jah, tähendab kui neid valgusekiirkaater,
mis peaks olema pooljuht, pooljuhtmaterjalid,
et siis siis neil on keelutsoon, ühesõnaga et võib ka
metallidest teha, tähendab, kvanttäppe põhimõtteliselt
muidugi ja kiimovi töö oli, et tema siis Juviis neid
vasevasejoone tähendab ja vaseioonid on ka seal on võimalik
elektrone järgastada, täpselt analoogselt tema vaatas klaasi sees,
vaatas klaasi sees ja selles mõttes on täpselt see areng,
et alustasime klaasidest, mis oli ka võib-olla üks füüsikute
esimesi uurimisobjekte, siis jõuti, tähendab vedelikes. Ja lõpuks lõpuks on siis need perfektsed õige kujuga.
Ja, ja mida saab veel nendega kindlasti teha.
Et seda kasvu on võimalik piltlikult öeldes mõjutada niimoodi,
et me ei saa mitte ainult sfäärilisi neid kvanttäppe,
aga võime saada ka teistsuguse, ebasümmeetrilise kujuga.
Et see on terve, terve, terve suur teadusharu,
kuidas, kuidas siis kasvatada nanoobjekte. Ja, ja kuidas see kuju veel täpsemalt mõjutab neid omadusi? Ütleme niimoodi, et kõik tegelikult algab ikkagi sellest peale,
et miks need nanoobjektid on olulised sellepärast et pinnal
olevate aatomite ja selles täppissees olevate aatomite suhe
on pinnal olevate aatomite kasuks ehk et pinnaomadused,
määramatki kõik need kõik need unikaalsed
ja omadused ära täpselt samuti energiat.
Ja, ja see tegelikult tähendab, et kõik selliseid
nanoosakesi on ju väga head katalüsaatorit palju paremad kui
piltlikult öeldes makroskoopilised, et paljud paljud paljud nähtused,
millest esialgu isegi aru ei saadud, kui olnud
elektronmikroskoope ja muid hästi sure, nanomaailma
vaatavaid vaatavaid seadmeid. Et selleni jõuti ja, ja sealt tulebki siis huviga nii
kvanttäppide vastu kui, kui üldse tähendab tänasüsteemide
vastu laiemalt. Kvanttäppidest rääkisime täna siis seoses sellega,
et just nende väikeste osakeste uurimise eest saavad kolm
teadlast Nobeli keemiaauhinna ja mu vestluskaaslaseks Marco Kirm. Tänases saates oli juttu lühikestest, välgatustest
ja kvanttäppidest.
Juttu ajasid Sandra Mirella, Valdma Marco Kirm
ja saatejuht Priit Ennet.
Uus saade on kavas nädala pärast, veel uuem,
kahe nädala pärast kuulmiseni taas.
