I ricercatori dell'ASU utilizzano i diamanti per l'energia elettrica

Nota dell'editore: Questa è la quarta puntata di una serie in cinque parti che delinea i ricercatori che lavorano sul laser compatto a elettroni liberi a raggi X dell'ASU. Leggi le altre puntate: domande e risposte con la professoressa reggente Petra Fromme, lo scienziato capo di CXFEL Labs William Graves, il direttore di CXFEL Labs; Robert Kaindl e l'ingegnere capo di CXFEL Mark Holl.

Da studente universitario, Sam Teitelbaum vedeva la fisica in modo molto ristretto. Il professore assistente Sam Teitelbaum Scarica l'immagine completa

"Ora mi rendo conto che la fisica è uno strumento che puoi portare con te ovunque, una mentalità che puoi utilizzare per affrontare molti problemi diversi", afferma.

Teitelbaum applica questo approccio al suo lavoro di costruzione di apparecchiature a raggi X compatte presso il Biodesign Institute dell'Arizona State University. Professore assistente presso il Dipartimento di Fisica e membro chiave del Biodesign Center for Applied Structural Discovery, Teitelbaum sta aiutando a guidare la progettazione del laser compatto a elettroni liberi a raggi X, o CXFEL.

In queste domande e risposte, Teitelbaum racconta le sue influenze e passioni, il suo viaggio all'ASU e come alcune delle sue grandi domande sulla fisica da studente universitario stanno chiudendo il cerchio con il CXFEL.

Domanda: Qual è il tuo ruolo con CXFEL Labs?

Risposta: Formalmente, sono responsabile della progettazione delle applicazioni dei materiali quantistici nella proposta CXFEL. Sono anche responsabile di un sottoinsieme dei sistemi laser CXFEL, in particolare della geometria di sorpasso.

Informalmente, sono a disposizione come uno sperimentatore a cui piace risolvere i problemi. Ciò significa che, giorno per giorno, di solito sono nei laboratori CXFEL ad aiutare gli studenti a lavorare sui laser o a costruire gli strumenti, e sono semplicemente in giro per aiutare. C'è un'attrazione gravitazionale nell'essere nei laboratori. Ci sono così tanti strumenti e, a differenza di un grande laboratorio nazionale, puoi lavorare con tutti loro e insegnare agli studenti come usarli. E' davvero un posto divertente dove stare.

D: Che competenze porti al team?

UN: La mia ricerca utilizza laser a elettroni liberi, laser da tavolo e sincrotroni per capire come si trasformano i materiali. Prendiamo ad esempio l'acqua: il ghiaccio si scioglie quando si riscalda. Ma la temperatura è semplicemente il movimento casuale degli atomi, energia depositata in un materiale sotto forma di rumore. E ci vuole tempo perché quel rumore si accumuli. Usando i nostri strumenti, potremmo imparare molto sulle proprietà della materia osservandola sulle scale temporali molto veloci su cui operano le singole molecole. Potremmo potenzialmente far sì che i materiali subiscano trasformazioni chiamate transizioni di fase che sono così veloci che non si può nemmeno dire che esista una temperatura, perché non c'era abbastanza tempo perché quel rumore si accumulasse. Possiamo creare nuove fasi della materia sfruttando l'idea che i materiali non necessitano di temperatura?

Quindi ciò che porto a CXFEL è la mia esperienza come sperimentatore per guidare la nostra progettazione della sorgente luminosa a raggi X compatta e adattare gli esperimenti che ho condotto con laser da tavolo e sincrotroni al nostro lavoro qui.

D: In che modo la tua carriera accademica ti ha preparato per il tuo lavoro presso i CXFEL Labs?

UN: Ho conseguito il dottorato al MIT, dove ho lavorato sulla modellazione degli impulsi laser per arrivare sostanzialmente nel posto giusto al momento giusto per studiare meglio i materiali. In genere, quando eseguiamo questi esperimenti, vogliamo che il materiale ritorni allo stato in cui era prima che l'impulso laser lo colpisse, perché vogliamo ripetere l'esperimento milioni di volte. Se non ritorna allo stato precedente, devi trovare un modo per ottenere tutte le informazioni richieste da un impulso laser.

Si scopre che lo stesso tipo di tecniche che stavo usando per ottenere tutte le informazioni sui materiali in un impulso laser sono anche quelle che usiamo per costruire l'ondulatore laser al CXFEL. Far fare ginnastica agli impulsi laser è un concetto straordinariamente utile, che ci permette di fare di tutto, dalla manipolazione dei materiali all'estrazione da essi di informazioni utili.