ՀՀ ԳԱԱ-ում մշակվել և իրականացվել են ֆոտովոլտայիկ լավիտներ միկրո- և նանոօբյեկտների գերման և ղեկավարվող տեղաշարժման համար

ՀՀ ԳԱԱ Ֆիզիկական հետազոտությունների ինստիտուտի Ֆոտոնիկայի լաբորատորիայում օպտիկական բեսելյան փնջի տեխնիկայի և LiNbO3:Fe բյուրեղի հիման վրա մշակվել և իրականացվել են ֆոտովոլտայիկ լավիտներ (tweezers) միկրո- և նանոօբյեկտների գերման և ղեկավարվող տեղաշարժման համար:  Մշակված լավիտներն ունեն չիպ-սանդղակ (chip-scale), ինքնավար ռեժիմում աշխատելու ունակություն և հեռանկարային են որպես lab-on-a-chip սարքեր:

Այս եղանակը կապված է հոլոգրաֆիական տեխնիկայի հետ՝ անհամասեռ լազերային ճառագայթման միջոցով ֆոտոռեֆրակտիվ բյուրեղի ծավալում և մակերևույթի մոտ մեծ լարվածությամբ (~107 Վ/մ) ֆոտովոլտայիկ դաշտի գեներացման հետ: Այս ֆիզիկական երևույթը հեռանկարային է բյուրեղի մակերևույթի վրա էլեկտրաֆորետիկ և դիէլեկտրաֆորետիկ ուժերի միջոցով մեծ թվով միկրո- և նանոմասնիկների գերման և ղեկավարվող տեղաշարժման համար։ Որպես հիմնական բյուրեղային տարր օգտագործվել են երկաթով լեգիրված LN (LN:Fe) բյուրեղներն իրենց բացառիկ ֆոտոռեֆրակտիվ հատկությունների շնորհիվ։ «Մեր մոտեցման նորույթը բյուրեղի լուսավորման համար միլիվատային հզորությամբ անընդհատ, չտարամիտվող օպտիկական բեսելյան փնջի կիրառման մեջ է, որն ունի միկրոմետրական պարբերությամբ կոնցենտրիկ օղակների լուսային պատկեր։ Սա հանգեցնում է բյուրեղի ծավալում և նրա մակերևույթի վրա էապես բարձր կոնտրաստով երկչափ (2D), միկրոմետրական պարբերությամբ ֆոտովոլտայիկ դաշտերի բաշխվածության ձևավորմանը (~107 Վ/մ-ը գերազանցող)՝ այսպիսով ապահովելով միկրո/նանոօբյեկտների և լուծույթներում դիսպերսված նանոմասնիկների արդյունավետ 2D գերումը և ղեկավարվող տեղաշարժումը»,- ասաց գիտական խմբի ղեկավար, ՀՀ ԳԱԱ Ֆիզիկական հետազոտությունների ինստիտուտի Ֆոտոնիկայի լաբորատորիայի ղեկավար, ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների դոկտոր  Ռաֆայել Դրամփյանը: Նա նշեց, որ մշակված ֆոտովոլտայիկ լավիտների յուրահատկությունն այն է, որ ֆոտովոլտայիկ դաշտերը բյուրեղում պահպանվում են շատ երկար՝ մինչև մեկ տարի, բյուրեղի փոքր հաղորդականության շնորհիվ՝ այսպիսով ապահովելով ինքնավար ռեժիմում աշխատող չիպ-սանդղակի (chip-scale) լավիտներ։

«Ինքնավար ռեժիմում աշխատող ֆոտովոլտայիկ լավիտները (lab-on-a-chip սարքեր) կարող են ինտեգրվել ցանկացած օպտիկական մանրադիտակի հետ, ինչը դարձնում է նրանց խոստումնալից տարբեր միկրո/նանոմասնիկների՝ ներառած կենսաբանական օբյեկտների, գերման, ղեկավարվող տեղաշարժման, տեսակավորման և իրական ժամանակում ուսումնասիրությունների համար»,- ասաց Ռաֆայել Դրամփյանը։
Հետազոտություններն իրականացվել են ՀՀ ԳԱԱ Ֆիզիկական հետազոտությունների ինստիտուտի ֆոտոնիկայի լաբորատորիայում բազային ֆինանսավորման և, մասամբ, Միջազգային գիտատեխնիկական կենտրոնի A-2130 ծրագրի շրջանակներում: «Ֆոտովոլտայիկ լավիտների  մշակմանը նպաստել են նաև  ՀՀ ԳԱԱ Ֆիզիկական հետազոտությունների ինստիտուտի ֆոտոնիկայի լաբորատորիայի լայն միջազգային կապերը՝ Կանադայի Լավալի համալսարանի, Բելգիայի Գենտի համալսարանի, Գերմանիայի Մյունստերի համալսարանի, Ֆրանսիայի Ֆրենչ-Կոմտեի համալսարանի, Իտալիայի Սիենայի և Պադովայի համալսարանների հետ համագործակցությունը»,- ասաց Ռաֆայել Դրամփյանը:

Լիթիումի նիոբատի եւ Բեսելյան փնջերի տեխնիկայի հիման վրա մշակված ֆոտովոլտայիկ լավիտների մտահղացման և միկրո- և նանոմասնիկների ղեկավարվող տեղաշարժման և գերման իրականացման, ինչպես նաև նրանց կիրառության վերաբերյալ գիտական հոդված է տպագրվել «Journal of Optics & Laser Technology»  հեղինակավոր ամսագրում՝ 3.86 ազդեցության գործակցով (L. Tsarukyan, A. Badalyan, R. Hovsepyan, R. Drampyan “Bessel beam approach for photovoltaic trapping of micro- and nanoparticles on Fe-doped lithium niobate crystal”, Optics & Laser Technology 139, 106949- 1-9 (2021)):

«Ստացված գիտական արդյունքները և  lab-on-a-chip ֆոտովոլտայիկ լավիտների մշակումը  մեծ հետաքրքրություն են առաջացրել հատկապես երեք գիտական կենտրոններում՝ Department of Applied Physics and Photonics,  VRIJE Universiteit Brussels (Belgium), Universite Laval, Department of Physics, Engineering Physics and Optics (Canada) և Complutense University of Madrid (Spain), որոնց հետ ներկայում նախապատրաստվում է համատեղ գիտական նախագիծ՝ Եվրոպական կամ միջազգային որևէ գիտական ծրագրի ներկայացնելու համար: Ստացված արդյունքները և կենսաբանական օբյեկտների հետազոտման նոր հնարավորությունները հետաքրքրութուն են առաջացրել նաև Երևանի պետական համալսարանի Մոլեկուլային ֆիզիկայի ամբիոնում, որի հետ սկսվել է համագործակցութուն»,- ասաց Ռաֆայել Դրամփյանը:

Իրականացված հետազոտություններին և հրապարակված հոդվածի պատրաստման աշխատանքներին մասնակցել է երիտասարդ գիտնական ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների թեկնածու Լուսինե Ծառուկյանը: