ASUの研究者は電力にダイヤモンドを使用

編集者注:これは、ASU の小型 X 線自由電子レーザーに取り組む研究者を紹介する 5 部構成のシリーズの 4 回目です。 他の記事もお読みください: リージェントのペトラ・フロム教授、CXFEL 研究所主任研究員のウィリアム・グレイブス、CXFEL 研究所所長のロバート・カインドル、CXFEL チーフエンジニアのマーク・ホールとの Q&A。

サム・タイテルバウムは学部生時代、物理学を非常に狭い範囲で見ていました。 サム・タイテルバウム助教授 全画像をダウンロード

「今では、物理学はどこにでも持ち運べるツールであり、さまざまな問題にアプローチするために使用できる考え方であることがわかりました」と彼は言います。

タイテルバウム氏は、アリゾナ州立大学バイオデザイン研究所で小型 X 線装置を構築する仕事にこのアプローチを取り入れています。 物理学科の助教授であり、応用構造発見バイオデザインセンターの主要メンバーでもあるタイテルバウム氏は、小型 X 線自由電子レーザー (CXFEL) の設計指導に貢献しています。

この Q&A の中で、タイテルバウムは自身の影響と情熱、ASU への道のり、そして学部生の頃の物理学に関する大きな疑問のいくつかが CXFEL でどのように一周するかについて語ります。

質問: CXFEL Labs でのあなたの役割は何ですか?

答え：正式には、私はCXFEL提案における量子材料アプリケーションの設計を担当しています。 私は、CXFEL レーザー システムのサブセット、特に追い越しジオメトリも担当しています。

非公式ですが、私は物事のトラブルシューティングが好きな実験家として活動しています。 つまり、日常的には、私は通常、CXFEL Labs にいて、レーザーに取り組んだり、機器を組み立てたりする学生を手伝い、ただ手伝うためにそばにいるということです。 研究室にいると引力がかかります。 非常に多くの機器があり、大規模な国立研究室とは異なり、すべての機器を操作して学生に使い方を教えることができます。 本当に楽しい場所です。

Q: どのような専門知識をチームにもたらしますか?

答え:私の研究では、材料がどのように変形するかを理解するために、自由電子レーザー、卓上レーザー、シンクロトロンなどを使用しています。 水を例に挙げると、氷は温度が上がると溶けます。 しかし、温度は単なる原子のランダムな動きであり、ノイズとして材料に蓄積されたエネルギーです。 そして、そのノイズが蓄積されるまでには時間がかかります。 私たちの機器を使用して、個々の分子が動作する非常に速い時間スケールで物質を観察することで、物質の特性について多くを学ぶことができました。 ノイズが蓄積するのに十分な時間がなかったため、温度が存在するとさえ言えないほど高速な相転移と呼ばれる変態を材料に起こさせることができる可能性があります。 物質には温度が必要ないという考えを利用して、物質の新しい相を作ることはできるでしょうか?

したがって、私がCXFELに持ち込むのは、小型X線光源の設計を導き、卓上レーザーとシンクロトロンで行った実験をここでの研究に適応させるための実験者としての私の経験です。

Q: 学術的なキャリアを通じて、CXFEL Labs での仕事に向けてどのような準備ができましたか?

答え:私は MIT で博士号を取得し、基本的に適切な場所に適切なタイミングで到達して、より良い教材を学習できるようにレーザー パルスを整形することに取り組みました。 通常、このような実験を行うときは、実験を何百万回も繰り返す必要があるため、材料がレーザーパルスが当たる前の状態に戻ることを望みます。 以前の状態に戻らない場合は、1 つのレーザー パルスから必要なすべての情報を取得する方法を見つける必要があります。

1 つのレーザー パルスで材料に関するすべての情報を取得するために私が使用していたものと同じ種類のテクニックが、CXFEL でレーザー アンジュレーターを構築するために使用されていることがわかりました。 レーザーパルスに体操をさせることは非常に便利な概念であり、これにより、材料の操作から材料から有用な情報の抽出まで、あらゆることが可能になります。