We thank Ji Liu and Wen Xu for involving in the experimental setup. Le Luo is a member of the Indiana University Center for Spacetime Symmetries (IUCSS). This work was supported by IUPUI and IUCRG.

주 :이 프로토콜은 다음과 같은 장치를 포함하는 조립식 초저온 원자 장치 필요 개의 외부 공동 다이오드 레이저 (ECDL)에서, ECDL 대한 잠금 설정하는 단계 (10)를 고정 주파수 오프셋 ODT위한 광섬유 레이저, 레이저 강도를 변조하는 AOM , 소스 발생기와 전력 증폭기를 갖는 무선 주파수 (RF) 안테나 시스템, CCD 카메라로 흡수 이미징 시스템 순서 및 데이터 획득 (DAQ), 화상 데이터 처리 및 분석을위한 컴퓨터 프로그램을 타이밍하기위한 컴퓨터 프로그램, MOT 및 바이어스 자계 용 전자석의 쌍 느린 (도 1에 도시 한) 6 리튬 증기 오븐 및 제만 포함하는 초고 진공실. 주의 : 다른 권한과 파장의 세 가지 레이저가 사용된다. 관련 레이저 안전 데이터 시트를 참조하고 적절한 레이저 안전 고글을 선택하십시오. 1. 타이밍 계속ROL 참고 : 모든 타이밍 시퀀스는 타이밍 제어 프로그램을 통해 128 채널 PCI DAQ 카드에 의해 제어됩니다. 타이밍 시퀀스의 해상도는 100 μS이다. 여러 기기 제어 프로그램 등과 파이버 레이저 임의 함수 발생기 (AFG) ODT AFG 임의 펄스 생성기 (APG), 파라 변조 AFG, MOT 멀티플렉서, RF 발생기와 같은기구의 설정을 제어하는 데 사용된다. <ol><li> 타이밍 제어 프로그램과 기기에 대한 제어 프로그램을 엽니 다. 주 : 타이밍 제어 프로그램은 타이밍 제어 파일을 실행하기위한 제어 단자 TTL (트랜지스터 - 트랜지스터 논리) 신호를 전송한다. 일부 악기는 실시간 제어를위한 GPIB (IEEE 488)하여 컴퓨터에 연결되어 있습니다. </li><li> 실험 타이밍 파일을 작성하고 표 1에 열거 된 타이밍 매개 변수를 설정합니다. 주 : MOT 타이밍 시퀀스 이후 또한도 2에 의해 도시된다. </li></올&gt; CCD 카메라 (2)의 제조 참고 : CCD 카메라는 차가운 원자의 주요 진단 도구입니다 차가운 원자의 흡수 영상을 기록하는 데 사용됩니다. <ol><li> CCD 카메라 드라이버 및 제어 프로그램을 켭니다. 입자상 속도계 (PIV) 모드 (11)에 CCD 카메라를 설정한다. 5 MS에 CCD 노출 시간을 설정합니다. 참고 PIV 모드 흡수 영상의 신호 대 잡음비를 증가시키는 신호 및 기준 프레임 사이의 시간 간격을 감소시킨다. </li><li> CCD에 노출을 제어하기 위해 외부 트리거를 사용하여 참고 : CCD 트리거 시간은 표 1에 나열되어 있습니다. </li></ol> 3. 671 nm의 레이저 제조 주 : 500 mW의 출력 전력을 갖는 671 nm의 단일 주파수 ECDL는 MOT 냉각 및 트래핑 빔을 생성하는데 사용된다. 35 mW의 또 671 nm의 흡수를 ECDL 이미징에 사용된다. 디지털 레이저 현재 변조 방식 (DLCM)레이저 주파수 안정화 10에 적용된다. 종래 6 리튬 에너지 준위는도 3a에 도시된다. 20 ± 1 ℃의 실내 온도 안정성 레이저 주파수 로크 최적의 안정성이 요구된다. <ol><li> MOT 레이저 준비 주 : 광 설치하고 DLCM 방법의 중요한 결과는 참조 번호 10로 표시된다. <ol><li> 6 개의 리튬 원자 증기 셀 히터를 켜고, 340 ℃로 따뜻하게. </li><li> 1 시간 동안 AOM 잠금 레이저를 따뜻하게. </li><li> 레이저 주파수 잠금 컨트롤러 전원을 켜고 소프트웨어를 엽니 다. 소프트웨어의 ECDL의 레이저 회절 격자와 현재의 변조를 켭니다. 주 : 변조 주파수와 진폭 변조 격자 각각 5 Hz에서 1.0 V로 설정된다. 현재 변조의 변조 주파수와 진폭은 레이저의 선폭 감소 100 kHz와 각각 0.0015 V의 프로파일을 설정한다 (10). </li><li> ECDL 방출을 켭니다. 주 : 레이저 광이 광학 셋업 MOT 통과 실험 진공 챔버에 도달한다. </li><li> 도 3b에 도시 된 바와 같이 6 개의 리 D 2 라인의 로크의 에러 신호가 관찰 될 때까지 약간의 조정을 수동으로 레이저 주파수를 ECDL 레이저의 전류를 조정한다. </li><li> 2/2 P 3/2 전이 → 2 (2) 1/2 S (F = 3/2)로 제어 소프트웨어 잠그기 점을 설정 (도 3a 참조 3B). 이어서,이 전이에 레이저 주파수를 잠그고, 전이 (10)의 중심에 고정 점을 조정한다. 주 : 레이저 주파수가 고정되면, 로크의 에러 신호가 잠금 지점 주변의 주파수 변동에 대응하는 로크 지점에서 작은 변동을 나타낸다. </li></ol></li><li> 이미징 레이저 준비 주 : 광 설치 오프셋 로킹 방법의 중요한 결과는 참조 번호 10에 제시되어있다. <ol><li> 고정 오프셋 RF 신호 발생기를 켜고. </li><li> 격자의 변조 켜고 V. 2 행의 변조 진폭을 증대 </li><li> 3.1.4.-3.1.5에 주파수 튜닝 과정을 반복합니다. 오실로스코프의 레이저 주파수 박동 에러 신호 및 RF 스펙트럼 분석기를 얻을 수 있습니다. </li><li> 두 PID 피드백 모듈을 통해 고정 오프셋의 고동 신호로 레이저 주파수 잠금. 주 : 레이저 주파수가 고정되면, RF 스펙트럼의 고동 신호의 스펙트럼 로킹 지점에서 정지한다. </li></ol></li></ol> 4. 이미징 흡수 제조 주 : 원자 개의 영상 프레임을 필요 흡수 이미징 프로브로되어있다. 원자와 함께 첫 번째 신호 프레임이고, 원자없이 두 번째 참조 프레임이다. <ol><li> APG를 켜십시오촬상 빔 AOM. </li><li> 10 μS에 이미징 펄스 지속 시간을 설정하고 5.5 MS에 두 개의 영상 프레임 사이의 간격 시간을 설정합니다. </li><li> 여기서 I 토 = 2.54 메가 와트 / cm 2 6 2 리 D 라인의 포화 흡수 강도 I가 앉아서 약 0.3 촬상 광 강도를 설정한다. </li></ol> MOT 5. 냉각 원자 주 : MOT는 극저온 원자 실험에 광범위하게 사용되는 냉각 방법이다. 이 섹션은 약 300에서 약 μK 억 6 리튬 원자의 MOT를 생성한다. <ol><li> 느린 아톰 소스 <ol><li> 오븐 히터를 켜십시오. </li><li> 오븐 온도 (표 2 참조)의 동작 영역에 도달하면, 느리게 제만위한 냉각 팬 켜. 서서히 각각 7 A와 1 A로 두 교차 코일의 전류의 느린 9.2 A. 턴 전류를 증가시킨다. 노트:표 2에 나와 오븐의 온도 분포는 원자의 소스 (12) 및 시준 수명을 위해 최적화된다. 전자 레인지의 히터의 위치는도 4에 도시되어있다. </li><li> 원자 셔터를 개방함으로써 수동 제만 느린 레이저 빔을 차단 해제. 192 MHz의 레이저 빔의 주파수를 설정한다 (2) P (2) 전이 3/2 → 2 (2) 1/2 S (F = 3/2)로 빨강 이조. 주 :이 설정에 의해, 원자의 속도가 100m / s의 1,400m / s로 느려진다. 느린 제만은도 5에 도시되어있다. </li></ol></li><li> 자기장 그라데이션 주 :이 장치 방지 헬름홀츠 또는 헬름홀츠 자계 중 하나를 생성하는 H 브리지 스위치 회로에 의해 제어되는 한 쌍의 코일을 사용한다. 코일 과열을 방지하는 냉각 물이다. <ol><li> 천천히 6 갤런 / 분 수류 켜. </li><li>MOT 로딩 타이밍 파일로 타이밍 제어 프로그램을 실행하여 방지 헬름홀츠 자기장 구성의 H 브리지를 설정한다. </li><li> 자석 &#39;전원 공급 장치를 켜고 MOT 약 22 G / cm의 자기장 경사를 만들어 그 제어 프로그램을 통해 약 (18)에 각 코일의 전류를 설정. 주 : 자기장 변화가 켜진 후 정적 MOT는 실험 챔버에서 관찰된다. </li></ol></li><li> 동적 MOT 주 : (6) 리튬 MOT 광학 설치 서로 직교 모든 쌍 MOT 빔 전파 카운터 세 쌍을 포함한다. MOT 각 빔은 빔 및 냉각 repumping 빔을 포함한다. 강도 및 버튼 확장 박스 (AOM)에 의해 제어되는 광속의 주파수 detunings은 세 단계에 대한 변화된다. 버튼 확장 박스 (AOM)의 제어 전압은 타이밍 제어 장치에 의해 명령 멀티플렉서 회로를 통해 설정된다. 세 단계의 매개 변수는 표 3에 나열되어 있습니다. 광학 평신도MOT 빔에서도 6에 도시된다. <ol><li> 로드, 컴파일 및 소프트웨어 제어 루프에 타이밍 제어 프로그램의 실험시기 파일을 실행합니다. 실험의 타이밍은 MOT 로딩 단계로 시작합니다. MOT에서 약 109 원자를 나타내는 V (2)에 도달하는 광 검출기의 MOT 형광 신호를 모니터. 주 : MOT의 형광은 약 10-4 라드의 공간 각도로 렌즈에 의해 수집된다. 로딩 단계 원자 번호가 참조 번호 (13) 방법에 의해 계산 될 수있다. </li><li> 로딩 단계가 종료하기 전에 감속 빔을 차단하는 광 셔터를 사용한다. 주 : 감속 빔 셔터 타이밍이 표 1에 나와있는 실험 타이밍의 제어하에도이다. </li><li> 집합 강도 및 냉각 단계에 대한 표 3에 따라 MOT 레이저 빔의 주파수 detunings. 주 : 상기 냉각 단계 후, 온도MOT는 약 300 μK로 감소된다. </li><li> 펌핑 단계의 경우, 프로그램 파일 타이밍 실험은 AOM과 함께 repumping 빔을 끕니다. 주 : 펌핑 단계는 낮은 미세 상태 2/2 1/2 S (= 1/2 F)에 모든 원자 펌프. </li><li> MOT 빔을 끄고 AOM하여 원자 전이 공진 아래 레이저 주파수 30 MHz의 이동, 광학 셔터 버튼 확장 박스 (AOM)과의 누출 광을 차단. 주 : MOT 단계 후에, 원자 클라우드 공진 광의 누설은 원자의 손실을 초래할 것이다. AOM 제어와 MOT 빔 셔터의 타이밍은 모두 표 1에 나열되어있다. </li><li> 동적 MOT 후 카메라로부터 영상 프레임을 취득. MOT의 흡수 이미지를 가져옵니다. 주 : MOT의 원자 수는 약 107 펌핑 단계 이후이다. MOT의 전형적인 흡수 화상은도 7a에 도시된다. </li></ol></li></ol> &lt;P 클래스 = &quot;jove_title&quot;&gt; 6. ODT와 함께 초저온 페르미 가스 준비 <ol><li> 광학 쌍극자 트랩 참고 : ODT는 극저온 페르미 가스를 생성하는 주요 도구입니다. 깊은 ODT, 1,064 nm의 파장에서 100 W의 발광 파워를 가진 레이저 광을 생성하기 위해 사용된다. ODT의 설정은도 8에 도시된다. <ol><li> 레이저 빔 덤프 냉각 수류를 켜고. </li><li> 수동으로 1 V에 ODT AOM 제어 전압을 설정합니다. 13 W의 발광 파워 파이버 레이저를 켜고. </li><li> 적외선 뷰어로 ODT 광학계를 확인하고, 아르곤 가스 유동과 먼지를 제거한다. 주 : 광학계에 먼지가 ODT의 공간적 프로파일을 변경하고, ODT의 불안정성을 야기 할 수있다. </li><li> 게임용 제어 프로그램을 통해 레이저 펄스를 생성하기 위해 상기 광섬유 레이저 AFG 명령. 참고 : 레이저 펄스의 출력은 실험의 타이밍에 의해 트리거되며,이 펄스의 시작 시간은 MOT 로딩 단계가 끝나기 전에 14 밀리로 설정됩니다. PULS즉 시퀀스 제어는도 1에 도시 한 타이밍은 표 1에 열거된다. </li><li> 수동 8 V (포화 RF 전력의 80 %)에 ODT AOM 제어 전압을 설정한다. 주 : AOM 드라이버의 최대 RF 전력은 열 렌즈 효과의 영향을 줄이기 위해, 포화 전력의 80 %로 제한해야한다. </li><li> 카메라에서 MOT 및 ODT의 흡수 이미지를 획득. 참고 : 자신의 흡수 영상을 통해 MOT 및 ODT의 중복을 확인하십시오. 도 7b는 각각 MOT 및 ODT의 전형적인 흡수 이미지를 나타낸다. </li></ol></li><li> 바이어스 자기장과 스핀 혼합 RF 필드 주 : 상호 페르미 기체를 생성하기 위해 수직 방향으로 바이어스 자계가 조정 S 파의 산란 길이에인가된다. <ol><li> 실험 타이밍 프로그램의 H 브리지를 설정되도록 헬름홀츠을 방지 헬름홀츠의 자기장 구성 변경. 참고 : 투구홀츠 코일 자간 상호 작용을 조정하기위한 바이어스 자계를 발생시킨다. </li><li> 채널 (2)과 자석 제어 프로그램의 채널 3 527.3 G 330 G에 바이어스 자기장을 설정한다. </li><li> MOT 끈 후 330 G 0 G에서 자계 스윕 실험 타이밍 시퀀스 프로그램. 참고 :이 자기장 스윕 표준 증발 냉각을위한 약하게 상호 작용하는 6 리 페르미 가스를 준비합니다. </li><li> 비 간섭 페르미 기체 14 527 G 330 G에서 자계 스윕 프로그램. 참고 : 6.2.1-6.2.4에서 자기장 순서. 도 1에 도시 한 타이밍은 표 1에 열거된다. </li><li> 6 개의 리튬의 미세 낮은 상태 2 S 1/2 50:50 혼합물 (F = 1, m의 F = ± 2분의 1)를 생성하기 위해 노이즈 RF 펄스를인가. </li><li> 원자의 공진 튜닝 록 레이저 주파수527.3 G는 RF 신호의 출력 주파수를 변화시켜 (낮은 자장에서 2/2 P 3/2 → 2/2 트랜지션 1/2 S (F = 1, m = -1/2의 F)에 대응) 발전기. 주 : 공진 주파수의 주파수 조정을 유도하는 데 사용되는 흡수 촬상의 원자 수를 최대화한다. 만 스핀 다운 원자는 50:50 스핀 혼합물 실험에 사용되기 때문에 원자 구름을 제시 군데 있습니다. </li></ol></li><li> 절감 트랩에 의해 증발 냉각 참고 : 표준 증발 냉각이 타락한 정권 근처에 6 리튬의 fermionic 원자를 냉각하는 데 사용됩니다. 증발 냉각의 첫 번째 단계는 파이버 레이저의 펄스에 의해 제어되고, 상기 제는 ODT AOM에 의해 제어된다. 근거리 축퇴 페르미 가스 파라 냉각 용 시료로한다. <ol><li> 증발 냉각 지혜의 첫 단계를 시작합니다H 다시 0.1 U 0, U 0 ODT의 트랩 깊이를 증가 파이버 레이저 파워, 펄스에 의해 제어 소프트웨어 (U 0 100 W의 레이저 파워와 전체 트랩 깊이). 이 단계의 총 시간은 0.5 초이다. 주 : 펄스 폭은 U 0에 대응하는 열 렌즈 효과의 영향을 피하기 위해 0.5 초에 한정되어야한다. </li><li> 프로그램 지수 곡선과 ODT AOM은도 1에 도시 된 바와 같이. 증발 냉각의 첫번째 단계를 완료 한 후, 30 밀리 초를 기다린 다음에 ODT AOM 통해 U 0 0.01 0 0.1 U 트랩 깊이를 낮춤으로써 증발 냉각의 두번째 단계를 시작한다. 이 단계의 총 시간은 1.5 초이다. </li><li> 증발 냉각시킨 후 차가운 원자 흡수 영상 획득. 주 : 약 105 원자 증발 냉각 후에 ODT 남아있다로부터 계산 될 수있다흡수 이미지. </li></ol></li></ol> 7. 파라 냉각 <ol><li> 트랩 깊이 변조 <ol><li> 527.3 G. 변조 U (t의 m) = 0.01 U 0으로 ODT AOM과 트랩 깊이 자기 스윕 후 100 밀리 초를 기다린 δ은 변조 깊이와 ω (1 + δ COS (ω의 m의 t의 m))이고 m은 변조 주파수이다. 파라 변조 AFG 제어 프로그램의 변조 시간 t의 m을 설정한다. 변조시의 시퀀스는도 1에 도시되어있다. 참고 :이 매개 변수 냉각을 구현하는 중요한 단계이다. </li><li> 갑자기 트래핑 빔을 해제하여 ODT에서 원자를 분리합니다 APG을 프로그래밍합니다. 가스가 탄도 흡수 이미지를 적용하기 전에 300 μS에 대한 확장하자. 참고 : 탄도 확장은 템피를 얻을 수 TOF 흡수 영상과 함께 사용차가운 원자의 rature. </li><li> 파라 냉각 후 냉 원자 흡수 화상을 취득. </li></ol></li><li> 시간 의존성 측정 주 : 우리의 이전 연구 7에서, 우리는 파라 냉각의 최적화 된 주파수 ω X가 0.01 U 0 ODT의 반경 포착 주파수 ω 1.45 X 될 것을 알았다. 이 주파수를 사용하여, 선택적으로 축 방향을 따라 고 에너지의 원자를 제거 할 수있다. <ol><li> 파라 변조 AFG 제어 프로그램을 통해 = 0.5 Δ하는 변조도를 설정한다. </li><li> 변조주기의 수를 변화시켜 0 600 MS로부터 변조 시간을 변경하는 파라미터 변조 AFG의 외부 트리거 제어 기능을 사용한다. 주 : 변조 시간의 증가에 의해, 구름 원의 크기는, 특히 축 방향으로 감소한다. 관련 결과를도 9에 나타낸다. </lI&gt; <li> 카메라에서 영상 프레임을 취득. 저장하고 CCD 제어 프로그램을 통해 이미지를 분석 할 수 있습니다. </li></ol></li></ol>

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The authors have nothing to disclose. Specific product and company citations are for the purpose of clarification only and are not an endorsement by the authors.

우리는 크로스 빔 광 트랩 비 간섭 페르미 가스 파라 냉각 실험 프로토콜을 제시한다. 이 프로토콜의 중요한 단계를 포함한다 : 첫째로, 광학 포획 페르미 기체가 트랩 깊이를 낮추어 축퇴 온도 근처로 냉각 될 필요가있다. 둘째, 변조 주파수가 포착 전위의 부조화 성분과 공진하다 선택된다. 셋째, 트래핑 빔의 강도는 원자 구름을 냉각하고, 변조시에 구름 에너지 의존성을 측정하기 위해 변조된?...

지난 20 년 동안, 다양한 냉각 기술 보스 - 아인슈타인 응축 (BEC)을 생성하기 위해 개발 된 뜨거운 증기 원자 1, 2, 3, 4, 5에서 페르미 가스 (DFG)를 퇴화. BEC 및 DFG 훨씬 일반적으로 지구 또는 공간에서 발견 이하 극저온 존재 물질의 새로운 상을, 절대 영도 온도보다 높은 정도의 통상 백만이다. 낮은 온도를 얻기 위해, 대부분의 냉각 방법은 증발로 원자를 냉각 할 수있는 트래핑 가능성을 낮추는에 의존하고 있습니다. 그러나 낮추는 방식은 가스 양자 체제 (6)에 도달 할 때 냉각 효율을 제한하는 원자의 충돌 속도를 감소시킨다. 이 글에서, 우리는 증발로하지 않고 ODT에서 초저온 페르미 가스를 냉각하는 &quot;추방&quot;방법을 제시한다트랩 깊이 저하. 이 방법은 파라미터를 낮추는 방식 7, 8, 9에 비해 여러 가지 장점을 보여주는,도 7의 냉각 최근의 연구에 기초한다. 파라 메트릭 기법의 핵심 아이디어는 트래핑 잠재력의 가장자리 근처의 뜨거운 원자는 중심에있는 차가운 원자보다 낮은 트래핑 주파수를 느끼게 크로스 빔 ODT의 anharmonicity을 사용하는 것이다. 이 anharmonicity은 고 에너지 원자 공진 주파수에서 포착 전위를 변조 할 때 뜨거워 원자가 선택적으로 트랩으로부터 배출 될 수있다. 파라 냉각 실험 프로토콜 축퇴 온도 근처에서 미리 냉각 비 간섭 페르미 기체를 필요로한다. 이 프로토콜을 구현하기 위해, 음향 광학 변조기 (AOM)은 controllin 의해 트래핑 빔의 강도를 변조하는데 사용g 변조 주파수, 깊이 및 시간. 냉각 효과를 확인하기 위해, 원자 구름은 공진 레이저 광은 전하 결합 소자 (CCD) 카메라에 포착되는 원자 구름과 흡수 그림자를 조명 비행 시간 (TOF)의 흡수 촬상 의해 프로빙된다. 예컨대 원자 번호, 에너지, 및 온도와 같은 구름 특성은, 열 밀도에 의해 결정된다. 냉각 효과를 특성화하기 위해, 우리는 다양한 변조 시간에 구름 에너지의 의존도를 측정한다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>500 mW 671 nm ECDL</td>
			<td>Toptica</td>
			<td>TA Pro</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>35 mW 671 nm ECDL</td>
			<td>Toptica</td>
			<td>DL-100</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>671 nm AOM</td>
			<td>Isomet</td>
			<td>1206C</td>
			<td>Quantity:3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>671 nm AOM Driver</td>
			<td>Isomet</td>
			<td>630C-110</td>
			<td>Quantity:3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 W 1064 nm CW laser</td>
			<td>IPG photonics</td>
			<td>YLR-100-1064-LP</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1064 nm AOM</td>
			<td>IntraAction</td>
			<td>ATM-804DA6B&#160;</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1064 nm AOM Driver</td>
			<td>IntraAction</td>
			<td>ME-805EH&#160;</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arbitrary Function Generator</td>
			<td>Agilent&#160;</td>
			<td>33120A</td>
			<td>Quantity:3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital I/O Board</td>
			<td>United Electronic Industries</td>
			<td>PD2-DIO-128</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>System Design Platform</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>LabVIEW</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analog Voltage Output Device</td>
			<td>Measurement Computing</td>
			<td>USB-3104</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CCD Camera</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>Orca R2</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arbitrary Pulse Generator</td>
			<td>Quantum Composer</td>
			<td>9618+</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analog Voltage Output Device</td>
			<td>Measurement Computing</td>
			<td>USB-3104</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20 A power supply</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 A power supply</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>120 A power supply</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity:2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cooling Fans</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: depends on apparatus design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>671 nm Mirrors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: depends on apparatus design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>671 nm Half-wave Plate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: depends on apparatus design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>671 nm Quarter-wave Plate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: depends on apparatus design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 mW Beam Shutter</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: depends on apparatus design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>671 nm Lenses</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: depends on apparatus design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Faraday Isolator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: 2, one for each ECDL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>671 nm Polarizing Beam Splitter</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: depends on apparatus design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodetector</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SM05PD1A</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multiplexer&#160;</td>
			<td>Analog Devices</td>
			<td>ADG409</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multiplexer&#160;</td>
			<td>Analog Devices</td>
			<td>ADG408</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1064 nm plano-concave lens</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity:1 for beam reducer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1064 nm plano-convex lens</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity:1 for beam reducer&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1064 nm Mirrors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: depends on apparatus design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1064 nm Half-wave Plates</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: depends on apparatus design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1064 nm Lenses</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity: depends on apparatus design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1064 nm Thin Film Polarizer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 W, 1064 nm Beam Dump</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 W, 1064 nm Power Meter</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF Function Generator</td>
			<td>Rigol</td>
			<td>DG4162</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF Power Amplifier</td>
			<td>Mini-Circuits</td>
			<td>ZHL-100W-GAN+</td>
			<td>Quantity:1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

cooling an optically trapped ultracold fermi gas by periodical driving

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs the anharmonicity of the ODT, in which the hotter atoms at the edge of the trap feel the anharmonic components of the trapping potential, while the colder atoms in the center of the trap feel the harmonic one. By modulating the trap depth with frequencies that are resonant with the anharmonic components, we selectively excite the hotter atoms out of the trap while keeping the colder atoms in the trap, generating parametric cooling. This experimental protocol starts with a magneto-optical trap (MOT) that is loaded by a Zeeman slower. The precooled atoms in the MOT are then transferred to an ODT, and a bias magnetic field is applied to create an interacting Fermi gas. We then lower the trapping potential to prepare a cold Fermi gas near the degenerate temperature. After that, we sweep the magnetic field to the noninteracting regime of the Fermi gas, in which the parametric cooling can be manifested by modulating the intensity of the optical trapping beams. We find that the parametric cooling effect strongly depends on the modulation frequencies and amplitudes. With the optimized frequency and amplitude, we measure the dependence of the cloud energy on the modulation time. We observe that the cloud energy is changed in an anisotropic way, where the energy of the axial direction is significantly reduced by parametric driving. The cooling effect is limited to the axial direction because the dominant anharmonicity of the crossed-beam ODT is along the axial direction. Finally, we propose to extend this protocol for the trapping potentials of large anharmonicity in all directions, which provides a promising scheme for cooling quantum gases using external driving.

이 프로토콜을 사용하여, 우리는 우리의 이전에 게시 7 결정된 둘 다 최적화 된 변조 주파수 및 진폭과 변조 시간에 파라 메트릭 냉각의 의존성을 연구한다. 먼저 T / T F ≈ 1.2 온도 개의 미세 낮은 상태에서 리튬 6 개 원자의 비 간섭 페르미 기체를 준비한다. 여기서, T F = (6N) 1/3 H ω / K <...

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Cooling an Optically Trapped Ultracold Fermi Gas by Periodical Driving

We present a parametric driving method to cool an ultracold Fermi gas in a crossed-beam optical dipole trap. This method selectively removes high-energy atoms from the trap by periodically modulating the trap depth with frequencies that are resonant with the anharmonic components of the trapping potential.

정기 간행물 운전하여 광학적 갇혀 초저온 페르미 가스를 냉각

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

7.4K 조회수.  Indiana University–Purdue University Indianapolis (IUPUI). We present a parametric driving method to cool an ultracold Fermi gas in a crossed-beam optical dipole trap. This method selectively removes high-energy atoms from the trap by periodically modulating the trap depth with frequencies that are resonant with the anharmonic components of the trapping potential. 

비디오: Cooling an Optically Trapped Ultracold Fermi Gas by Periodical Driving

Investigating Single Molecule Adhesion by Atomic Force Spectroscopy

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. At the same time the AFM tip is passivated to prevent unspecific interactions between the tip and the substrate, which is a prerequisite to study single molecules attached to the AFM tip. Analyses to determine the adhesion force, the adhesion length, and the free energy of these molecules on solid surfaces and bio-interfaces are shortly presented and external references for further reading are provided. Example molecules are the poly(amino acid) polytyrosine, the graft polymer PI-g-PS and the phospholipid POPE (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine). These molecules are desorbed from different surfaces like CH3-SAMs, hydrogen terminated diamond and supported lipid bilayers under various solvent conditions. Finally, the advantages of force spectroscopic single molecule experiments are discussed including means to decide if truly a single molecule has been studied in the experiment.

A protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. Procedures and examples to determine the adhesion force and free energy of these molecules on solid supports and bio-interfaces are provided.

원자 힘 분광학에 의해 단일 ​​분자 접착 조사

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single ...

연구

공학

Experimental Methods for Investigation of Shape Memory Based Elastocaloric Cooling Processes and Model Validation

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor compression based cooling process. Nickel-Titanium (Ni-Ti) based alloy systems, especially, show large elastocaloric effects. Furthermore, exhibit large latent heats which is a necessary material property for the development of an efficient solid-state based cooling process. A scientific test rig has been designed to investigate these processes and the elastocaloric effects in SMAs. The realized test rig enables independent control of an SMA&#39;s mechanical loading and unloading cycles, as well as conductive heat transfer between SMA cooling elements and a heat source/sink. The test rig is equipped with a comprehensive monitoring system capable of synchronized measurements of mechanical and thermal parameters. In addition to determining the process-dependent mechanical work, the system also enables measurement of thermal caloric aspects of the elastocaloric cooling effect through use of a high-performance infrared camera. This combination is of particular interest, because it allows illustrations of localization and rate effects &#8212; both important for efficient heat transfer from the medium to be cooled.
The work presented describes an experimental method to identify elastocaloric material properties in different materials and sample geometries. Furthermore, the test rig is used to investigate different cooling process variations. The introduced analysis methods enable a differentiated consideration of material, process and related boundary condition influences on the process efficiency. The comparison of the experimental data with the simulation results (of a thermomechanically coupled finite element model) allows for better understanding of the underlying physics of the elastocaloric effect. In addition, the experimental results, as well as the findings based on the simulation results, are used to improve the material properties.

Experimental methods for investigation of solid state cooling processes and characterization of elastocaloric material properties of Shape Memory Alloys (SMA) are presented. A custom-built test rig has been designed for controlling and comprehensive monitoring of elastocaloric cooling processes. Furthermore, it provides a validation platform for thermomechanically coupled modeling approaches.

형상 기억의 조사를 기반으로 Elastocaloric 냉각 프로세스 및 모델 검증을위한 실험 방법

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor ...

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres can be thought as a store of energy with a huge variety of applications: compact laser sources, highly sensitive biochemical sensors and nonlinear phenomena. A protocol for the fabrication of both the microspheres and coupling system is given. The couplers described here are tapered fibers. Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS). A proof of the cavity-enhanced phenomenon is given by the lack of correlation among the pump, signal and idler: a resonant mode has to exist in order to obtain the pair of signal and idler. In the case of hyperparametric oscillations (four wave mixing and stimulated anti-stokes Raman scattering), the modes must fulfill the energy and momentum conservation and, last but not least, have a good spatial overlap.

Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS).

Microspherical 위스퍼 링 갤러리 모드 공진기에 자극 스톡스와 Antistokes 라만 산란

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Adsorption Device Based on a Langatate Crystal Microbalance for High Temperature High Pressure Gas Adsorption in Zeolite H-ZSM-5

We present a high-temperature and high-pressure gas adsorption measurement device based on a high-frequency oscillating microbalance (5 MHz langatate crystal microbalance, LCM) and its use for gas adsorption measurements in zeolite H-ZSM-5. Prior to the adsorption measurements, zeolite H-ZSM-5 crystals were synthesized on the gold electrode in the center of the LCM, without covering the connection points of the gold electrodes to the oscillator, by the steam-assisted crystallization (SAC) method, so that the zeolite crystals remain attached to the oscillating microbalance while keeping good electroconductivity of the LCM during the adsorption measurements. Compared to a conventional quartz crystal microbalance (QCM) which is limited to temperatures below 80 &#176;C, the LCM can realize the adsorption measurements in principle at temperatures as high as 200-300 &#176;C (i.e., at or close to the reaction temperature of the target application of one-stage DME synthesis from the synthesis gas), owing to the absence of crystalline-phase transitions up to its melting point (1,470 &#176;C). The system was applied to investigate the adsorption of CO2, H2O, methanol and dimethyl ether (DME), each in the gas phase, on zeolite H-ZSM-5 in the temperature and pressure range of 50-150 &#176;C and 0-18 bar, respectively. The results showed that the adsorption isotherms of these gases in H-ZSM-5 can be well fitted by Langmuir-type adsorption isotherms. Furthermore, the determined adsorption parameters, i.e., adsorption capacities, adsorption enthalpies, and adsorption entropies, compare well to literature data. In this work, the results for CO2 are shown as an example.

A protocol for high-temperature and high-pressure gas adsorption measurements on zeolite H-ZSM-5 using an adsorption measurement device based on a langatate crystal microbalance is presented. Prior to the adsorption measurements, the synthesis of zeolite H-ZSM-5 on the langatate crystal microbalance sensor by the steam-assisted crystallization (SAC) method is demonstrated.

제올라이트 고온 고압의 가스 흡착 용 Langatate 크리스탈 마이크로 밸런스 기준 흡착 기기 H-ZSM-5

We present a high-temperature and high-pressure gas adsorption measurement device based on a high-frequency oscillating microbalance (5 MHz langatate ...

Quantitative Hardness Measurement by Instrumented AFM-indentation

In this work, a combination of amplitude-modulated non-contact atomic force microscopy and atomic force spectroscopy is applied for instrumented hardness measurements on an Au(111) surface with atomistic resolution of single plasticity events. A careful experimental procedure is described that includes the force sensor selection, its calibration, the calibration of the cantilever deflection detection system, and the minimization of instrumental drift for accurate and reproducible force-distance measurements. Also, a method for the data analysis is presented that allows the extraction of force-penetration curves from recorded force-distance curves. A typical curve displays a clear elastic deformation regime up to the first plasticity event, or pop-in, with a length in the range of one to two Burger's vectors. Later plasticity events exhibit the same magnitude. The work of plasticity is further extracted from the measurements. Finally, the hardness is determined in combination with the indentation curve using non-contact atomic force microscopy images of the remaining indents.

This experimental protocol describes how atomic force microscopy can be used to measure hardness at the true nanometer scale and to detect single atomistic plasticity events.

계장 AFM-들여 쓰기에 의해 정량 경도 측정

In this work, a combination of amplitude-modulated non-contact atomic force microscopy and atomic force spectroscopy is applied for instrumented hardness ...

Scalable Quantum Integrated Circuits on Superconducting Two-Dimensional Electron Gas Platform

To form a coherent quantum transport in hybrid superconductor-semiconductor (S-Sm) junctions, the formation of a homogeneous and barrier-free interface between two different materials is necessary. The S-Sm junction with high interface transparency will then facilitate the observation of the induced hard superconducting gap, which is the key requirement to access the topological phases (TPs) and observation of exotic quasiparticles such as Majorana zero modes (MZM) in hybrid systems. A material platform that can support observation of TPs and allows the realization of complex and branched geometries is therefore highly demanding in quantum processing and computing science and technology. Here, we introduce a two-dimensional material system and study the proximity induced superconductivity in semiconducting two-dimensional electron gas (2DEG) that is the basis of a hybrid quantum integrated circuit (QIC). The 2DEG is a 30 nm thick In0.75Ga0.25As quantum well that is buried between two In0.75Al0.25As barriers in a heterostructure. Niobium (Nb) films are used as the superconducting electrodes to form Nb- In0.75Ga0.25As -Nb Josephson junctions (JJs) that are symmetric, planar and ballistic. Two different approaches were used to form the JJs and QICs. The long junctions were fabricated photolithographically, but e-beam lithography was used for short junctions&#8217; fabrication. The coherent quantum transport measurements as a function of temperature in the presence/absence of magnetic field B are discussed. In both device fabrication approaches, the proximity induced superconducting properties were observed in the In0.75Ga0.25As 2DEG. It was found that e-beam lithographically patterned JJs of shorter lengths result in observation of induced superconducting gap at much higher temperature ranges. The results that are reproducible and clean suggesting that the hybrid 2D JJs and QICs based on In0.75Ga0.25As quantum wells could be a promising material platform to realize the real complex and scalable electronic and photonic quantum circuitry and devices.

Quantum integrated circuits (QICs) consisting of array of planar and ballistic Josephson junctions (JJs) based on In0.75Ga0.25As two-dimensional electron gas (2DEG) is demonstrated. Two different methods for fabrication of the two-dimensional (2D) JJs and QICs are discussed followed by the demonstration of quantum transport measurements in sub-Kelvin temperatures.

To form a coherent quantum transport in hybrid superconductor-semiconductor (S-Sm) junctions, the formation of a homogeneous and barrier-free interface ...

An Efficient Method for Selective Desalination of Radioactive Iodine Anions by Using Gold Nanoparticles-Embedded Membrane Filter

Here, we demonstrate a detail protocol for the preparation of nanomaterials-embedded composite membranes and its application to the efficient and ion-selective removal of radioactive iodines. By using citrate-stabilized gold nanoparticles (mean diameter: 13 nm) and cellulose acetate membranes, gold nanoparticle-embedded cellulose acetate membranes (Au-CAM) have easily been fabricated. The nano-adsorbents on Au-CAM were highly stable in the presence of high concentration of inorganic salts and organic molecules. The iodide ions in aqueous solutions could rapidly be captured by this engineered membrane. Through a filtration process using an Au-CAM containing filter unit, excellent removal efficiency (&gt;99%) as well as ion-selective desalination result was achieved in a short time. Moreover, Au-CAM provided good reusability without significant decrease of its performances. These results suggested that the present technology using the engineered hybrid membrane will be a promising process for the large-scale decontamination of radioactive iodine from liquid wastes.

An efficient method for the rapid and ion-selective desalination of radioactive iodine in several aqueous solutions is described by using gold nanoparticles-immobilized cellulose acetate membrane filters.

금 나노 입자 포함 멤브레인 필터를 사용 하 여 방사성 요오드 음이온의 선택적 담 수는 효율적인 방법

Here, we demonstrate a detail protocol for the preparation of nanomaterials-embedded composite membranes and its application to the efficient and ...

Infrared Degenerate Four-wave Mixing with Upconversion Detection for Quantitative Gas Sensing

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species in the ppm-to-single-percent range. The main purpose of the method is the spatially resolved detection of low-concentration species, which have no transitions in the visible or near-IR spectral range that could be used for detection. IR-DFWM is a nonintrusive method, which is a great advantage in combustion research, as inserting a probe into a flame can change it drastically. The IR-DFWM is combined with upconversion detection. This detection scheme uses sum-frequency generation to move the IR-DFWM signal from the mid-IR to the near-IR region, to take advantage of the superior noise characteristics of silicon-based detectors. This process also rejects most of the thermal background radiation. The focus of the protocol presented here is on the proper alignment of the IR-DFWM optics and on how to align an intracavity upconversion detection system.

Here, we present a protocol to perform sensitive, spatially resolved gas spectroscopy in the mid-infrared region, using degenerate four-wave mixing combined with upconversion detection.

적외선 타락 한 4 웨이브 혼합 양적 가스 감지에 대 한 업 검출

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species ...

Rendering SiO2/Si Surfaces Omniphobic by Carving Gas-Entrapping Microtextures Comprising Reentrant and Doubly Reentrant Cavities or Pillars

We present microfabrication protocols for rendering intrinsically wetting materials repellent to liquids (omniphobic) by creating gas-entrapping microtextures (GEMs) on them comprising cavities and pillars with reentrant and doubly reentrant features. Specifically, we use SiO2/Si as the model system and share protocols for two-dimensional (2D) designing, photolithography, isotropic/anisotropic etching techniques, thermal oxide growth, piranha cleaning, and storage towards achieving those microtextures. Even though the conventional wisdom indicates that roughening intrinsically wetting surfaces (&#952;o &#60; 90&#176;) renders them even more wetting (&#952;r &#60; &#952;o &#60; 90&#176;), GEMs demonstrate liquid repellence despite the intrinsic wettability of the substrate. For instance, despite the intrinsic wettability of silica &#952;o &#8776; 40&#176; for the water/air system, and &#952;o &#8776; 20&#176; for the hexadecane/air system, GEMs comprising cavities entrap air robustly on immersion in those liquids, and the apparent contact angles for the droplets are &#952;r &#62; 90&#176;. The reentrant and doubly reentrant features in the GEMs stabilize the intruding liquid meniscus thereby trapping the liquid-solid-vapor system in metastable air-filled states (Cassie states) and delaying wetting transitions to the thermodynamically-stable fully-filled state (Wenzel state) by, for instance, hours to months. Similarly, SiO2/Si surfaces with arrays of reentrant and doubly reentrant micropillars demonstrate extremely high contact angles (&#952;r &#8776; 150&#176;&#8211;160&#176;) and low contact angle hysteresis for the probe liquids, thus characterized as superomniphobic. However, on immersion in the same liquids, those surfaces dramatically lose their superomniphobicity and get fully-filled within &#60;1 s. To address this challenge, we present protocols for hybrid designs that comprise arrays of doubly reentrant pillars surrounded by walls with doubly reentrant profiles. Indeed, hybrid microtextures entrap air on immersion in the probe liquids. To summarize, the protocols described here should enable the investigation of GEMs in the context of achieving omniphobicity without chemical coatings, such as perfluorocarbons, which might unlock the scope of inexpensive common materials for applications as omniphobic materials. Silica microtextures could also serve as templates for soft materials.

Rendering SiO2/Si Surfaces Omniphobic by Carving Gas-Entrapping Microtextures Comprising Reentrant and Doubly Reentrant Cavities or Pillars

This work presents microfabrication protocols for achieving cavities and pillars with reentrant and doubly reentrant profiles on SiO2/Si wafers using photolithography and dry etching. Resulting microtextured surfaces demonstrate remarkable liquid repellence, characterized by robust long-term entrapment of air under wetting liquids, despite the intrinsic wettability of silica.

렌더링 SiO2/Si 표면 재진입 및 이중 재진입 구멍 또는 기둥을 포함하는 가스 를 포함하는 미세 질감을 조각하여 전지성

We present microfabrication protocols for rendering intrinsically wetting materials repellent to liquids (omniphobic) by creating gas-entrapping ...

Proof-of-Concept for Gas-Entrapping Membranes Derived from Water-Loving SiO2/Si/SiO2 Wafers for Green Desalination

Desalination through direct contact membrane distillation (DCMD) exploits water-repellent membranes to robustly separate counterflowing streams of hot and salty seawater from cold and pure water, thus allowing only pure water vapor to pass through. To achieve this feat, commercial DCMD membranes are derived from or coated with water-repellent perfluorocarbons such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene difluoride (PVDF). However, the use of perfluorocarbons is limiting due to their high cost, non-biodegradability, and vulnerability to harsh operational conditions. Unveiled here is a new class of membranes referred to as gas-entrapping membranes (GEMs) that can robustly entrap air upon immersion in water. GEMs achieve this function by their microstructure rather than their chemical make-up. This work demonstrates a proof-of-concept for GEMs using intrinsically wetting SiO2/Si/SiO2 wafers as the model system; the contact angle of water on SiO2 is &#952;o &#8776; 40&#176;. Silica-GEMs had 300 &#956;m-long cylindrical pores whose diameters at the (2 &#956;m-long) inlet and outlet regions were significantly smaller; this geometrically discontinuous structure, with 90&#176; turns at the inlets and outlets, is known as the &#34;reentrant microtexture&#34;. The microfabrication protocol for silica-GEMs entails designing, photolithography, chrome sputtering, and isotropic and anisotropic etching. Despite the water loving nature of silica, water does not intrude silica-GEMs on submersion. In fact, they robustly entrap air underwater and keep it intact even after six weeks (&#62;106 seconds). On the other hand, silica membranes with simple cylindrical pores spontaneously imbibe water (&#60; 1 s). These findings highlight the potential of the GEMs architecture for separation processes. While the choice of SiO2/Si/SiO2 wafers for GEMs is limited to demonstrating the proof-of-concept, it is expected that the protocols and concepts presented here will advance the rational design of scalable GEMs using inexpensive common materials for desalination and beyond.

Proof-of-Concept for Gas-Entrapping Membranes Derived from Water-Loving SiO2/Si/SiO2 Wafers for Green Desalination

Presented here is a stepwise protocol for realizing gas-entrapping membranes (GEMs) from SiO2/Si wafers using integrated circuit microfabrication technology. When silica-GEMs are immersed in water, the intrusion of water is prevented, despite the water-loving composition of silica.

녹색 담수화용 수중 SiO 2/Si/SiO2 웨이퍼에서 파생된 가스 포획 멤브레인에 대한 개념 증명

Desalination through direct contact membrane distillation (DCMD) exploits water-repellent membranes to robustly separate counterflowing streams of hot and ...