افزایش حساسیت ابرتلسکوپ‌ها با استفاده از فناوری نانو

در بیابان آتاکاما در شیلی، متخصصان و ستاره‌شناسانی از سراسر دنیا مشغول کار
روی آرایه میلیمتر بزرگ آتاکاما (ALMA) هستند. این آرایه از ۶۶ تلسکوپ پیشرفته
تشکیل شده است که در ارتفاع ۵۰۰۰ متری نصب شده و باهمدیگر دقیق‌ترین تصویر را
از جهان ارائه خواهند کرد. هدف اصلی این آرایه پاسخ دادن به این سوال مهم است
که ستاره‌ها و سیاره‌ها چگونه به وجود آمده‌اند. انتظار می‌رود آغاز به کار
ALMA که از نظر ستاره‌شناسان گام بسیار مهمی در این عرصه به شمار می‌رود، در
سال ۲۰۱۲ باشد.

ستاره‌شناسان هلندی در توسعه ALMA همکاری بسیار نزدیک و موثری با متخصصان
فناوری نانو داشته‌اند. آخرین مشارکت فناوری نانو در این پروژه توسط کریس
لودویک، دانشجوی دکترا و تونی زیلسترا، تکنسین فناوری نانو از موسسه نانوعلم
Kavli در دانشگاه دلفت بوده است. آنها توانسته‌اند از طریق بهبود عملکرد جزء
اصلی ALMA که یک حسگر تابشی است، حساسیت آن را در محدوده فرکانس بحرانی تا حد
زیادی افزایش دهند.

این کار با استفاده از اتصالات تونلی ابررسانا صورت گرفته است. این حسگر کوچک
از دو ابررسانا که توسط یک لایه عایق (معمولاً از جنس اکسید آلومینیوم) به
ضخامت ۱ تا ۲ نانومتر از هم جدا شده‌اند، تشکیل می‌شود. اندازه این حسگر ۵۰۰ در
۵۰۰ نانومتر است.

با این حال جلوگیری از نشت در برخی از نقاط یک لایه آلومینیومی نازک به ضخامت ۱
نانومتر غیرممکن است. بنابراین لودویک و زیلسترا در زمینه جایگزینی این لایه
اکسید آلومینیومی با لایه‌ای از نیترید آلومینیوم تحقیق نموده و به نتایج بسیار
جالبی دست یافتند. لایه اکسید آلومینیوم یکنواخت‌تر بوده و حساسیت آنها در
محدوده ۶۰۲ تا ۷۲۰ گیگاهرتز بسیار بیشتر است.

به طور اتفاقی موضوع تحقیق لودویک در زمینه اتصالات تونلی ابررسانا، برای
عملکرد تلسکوپ فضایی هرشل نیز که قرار است آوریل به فضا فرستاده شود، ضروری
است. تلسکوپ فضایی هرشل دنباله‌رو تلسکوپ هابل است. موسسه نانوعلم Kavil تعداد
زیادی اتصال تونلی برای تجهیزات اندازه‌گیری هرشل توسعه داده است.