فيديريكو كاباسو

📅 آخر تحديث: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

فيديريكو كاباسو (مواليد 1949) هو فيزيائي تطبيقي إيطالي أمريكي ، وهو أحد مخترعي ليزر الشلال الكمومي خلال عمله في مختبرات بيل . [ 1 ] وهو حاليًا عضو هيئة تدريس في جامعة هارفارد .

سيرة

حصل فيديريكو كاباسو على درجة الدكتوراه في الفيزياء، بامتياز مع مرتبة الشرف الأولى ، من جامعة روما ، إيطاليا، في عام 1973، وبعد إجراء أبحاث في مجال الألياف البصرية في مؤسسة أوجو بوردوني في روما، انضم إلى مختبرات بيل في عام 1976.

في عام ١٩٨٤، عُيّن عضوًا متميزًا في الطاقم الفني، وفي عام ١٩٩٧، أصبح زميلًا في مختبرات بيل. وإلى جانب نشاطه البحثي، شغل كاباسو عدة مناصب إدارية في مختبرات بيل، منها رئيس قسم أبحاث الظواهر الكمومية والأجهزة، وقسم أبحاث فيزياء أشباه الموصلات (١٩٨٧-٢٠٠٠)، ونائب رئيس قسم الأبحاث الفيزيائية (٢٠٠٠-٢٠٠٢). وانضم إلى جامعة هارفارد في الأول من يناير ٢٠٠٣.

قدّم هو وزملاؤه إسهاماتٍ واسعة النطاق في مجال أشباه الموصلات، وكانوا روادًا في تقنية التصميم المعروفة بهندسة بنية النطاق . وطبّقها على ثنائيات ضوئية انهيارية جديدة منخفضة الضوضاء ذات آبار كمومية ، وترانزستورات الوصلات غير المتجانسة ، وأجهزة الذاكرة، والليزر. كما اخترع هو وزملاؤه ليزر الشلال الكمومي (QCL) وعرضوه عمليًا. [ 2 ] على عكس ليزرات أشباه الموصلات التقليدية، المعروفة بليزر الثنائي ، والتي تعتمد على فجوة النطاق في أشباه الموصلات لإصدار الضوء، فإن طول موجة ليزر الشلال الكمومي يتحدد بفصل الطاقة بين حالات النطاق الكمومي في الآبار الكمومية. في عام 1971، افترض الباحثون إمكانية استخدام عملية الانبعاث هذه لتضخيم الليزر في شبكة فائقة. [ 3 ] يمكن تعديل طول موجة ليزر الشلال الكمومي عبر نطاق واسع من الأشعة تحت الحمراء المتوسطة إلى الأشعة تحت الحمراء البعيدة عن طريق تغيير سمك البئر الكمومي. وتجد تقنية ليزر الشلال الكمومي الناضجة الآن تطبيقات تجارية. [ 4 ] أصبحت ليزرات QCL المصادر الأكثر استخدامًا للأشعة تحت الحمراء المتوسطة في الاستشعار الكيميائي والتحليل الطيفي، وهي متوفرة تجاريًا. تعمل هذه الليزرات عند درجات حرارة تتجاوز 100 درجة مئوية، وتُصدر طاقة تصل إلى عدة واط في الموجة المستمرة.

يتناول بحث كاباسو الحالي في مجال الإلكترونيات الكمومية ليزرات QCL ذات الموجة المستمرة عالية القدرة، وتصميم مصادر ضوئية جديدة تعتمد على اللاخطية البصرية الهائلة في الآبار الكمومية، مثل مصادر إشعاع تيراهيرتز القابلة للضبط على نطاق واسع، والتي تعتمد على توليد ترددات الفرق وتقنية البلازمونيات. وقد برهن هو وفريقه في جامعة هارفارد على فئة جديدة من الهوائيات البصرية ومُجمِّعات البلازمونيات التي استخدموها لتصميم المجال القريب والبعيد لأشعة الليزر شبه الموصلة، محققين بذلك بقع ليزر فائقة الكثافة ذات أبعاد دون الطول الموجي، وحزم ليزر ذات تباعد منخفض للغاية، وليزر متعدد الحزم. كما أظهر فريقه أن واجهات البلازمونيات المصممة بشكل مناسب، والمكونة من مصفوفات رقيقة بصريًا من هوائيات نانوية بصرية، تؤدي إلى تعميم قوي لقوانين الانعكاس والانكسار التي تعود إلى قرون مضت . وتشكل هذه الواجهات أساس "البصريات المسطحة" القائمة على الأسطح الفوقية .

قدّم فيديريكو كاباسو إسهاماتٍ جليلة في دراسة القوى الكهروضوئية الكمومية المعروفة بقوى كازيمير. استخدم تأثير كازيمير (التجاذب بين الأسطح المعدنية في الفراغ نتيجةً لطاقة نقطة الصفر) للتحكم في حركة الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS). وقد برهن على أجهزةٍ مبتكرة (محركات ومذبذبات كازيمير)، واضعًا بذلك حدودًا لتوسيع نطاق تقنية MEMs، وكان، بالتعاون مع جيريمي مونداي وأدريان بارسيجيان، أول من قاس قوة كازيمير التنافرية. [ 5 ]

الجوائز والتكريمات

تشمل تكريماته عضوية الأكاديمية الوطنية للعلوم ، والأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم ، والأكاديمية الأوروبية للعلوم، والعضوية الفخرية في معهد فرانكلين . كما انتُخب عضواً في الأكاديمية الوطنية للهندسة (1995) لمساهماته في مجال إلكترونيات الحالة الصلبة والإلكترونيات الضوئية من خلال هندسة فجوة النطاق لأشباه الموصلات.

في عام 2004، حصل على جائزة تشيزي-توماسوني لعمله الرائد في مجال ليزر الشلال الكمومي. وفي عام 2005، نال، مناصفةً مع الحائزين على جائزة نوبل فرانك ويلكزك ( معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ) وأنطون زيلينغر ( جامعة فيينا )، جائزة الملك فيصل العالمية للعلوم لأبحاثه في ليزر الشلال الكمومي. وقد وصفه بيان التكريم بأنه "أحد أكثر الفيزيائيين إبداعًا وتأثيرًا في العالم". [ 6 ]

نيابة عن الجمعية الفيزيائية الأمريكية ، مُنح جائزة آرثر إل. شاولاو لعام 2004 في علوم الليزر، والتي تم تمويلها من قبل شركة NEC ، وذلك "لمساهماته الرائدة في اختراع وتوضيح ليزر الشلال الكمي وشرح فيزياءه، الذي يربط بين الإلكترونيات الكمية وفيزياء الحالة الصلبة وعلوم المواد".

اختارت جمعية SPIE الدولية للبصريات والفوتونيات كاباسو لتلقي الميدالية الذهبية لعام 2013 من SPIE، [ 7 ] وهو أعلى تكريم تمنحه الجمعية.

بالإضافة إلى ذلك، منحت منظمة IEEE ( معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات )، وهي أكبر منظمة مهنية تقنية في العالم، كاباسو ميدالية إديسون لعام 2004 مع التنويه التالي: "لمسيرته المهنية التي تميزت بمساهمات إبداعية ومؤثرة للغاية في أجهزة ومواد الهياكل غير المتجانسة ".

كما أنه حاصل على ميدالية جون برايس ويذرل من معهد فرانكلين ، وجائزة آر دبليو وود من الجمعية البصرية الأمريكية ، وجائزة دبليو سترايفر للإنجاز العلمي من جمعية الليزر والإلكترونيات الضوئية التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، وميدالية جمعية أبحاث المواد، وجائزة رانك في الإلكترونيات الضوئية (المملكة المتحدة)، وميدالية وجائزة دوديل من معهد الفيزياء (المملكة المتحدة)، وميدالية ويليس لامب لعلوم الليزر والبصريات الكمية، وجائزة نيوكومب كليفلاند من الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم ، وجائزة مويت هينيسي لويس فويتون "ليوناردو دا فينشي" لعام 1995 (فرنسا)، وميدالية ويلكر التذكارية (ألمانيا)، وجائزة أكاديمية نيويورك للعلوم ، وجائزة ديفيد سارنوف في الإلكترونيات من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، وجائزة جوف سميث من جامعة ميشيغان . في عام 2010، حصل على جائزة بيرتولد لايبينغر للمستقبل لأبحاثه في تكنولوجيا الليزر التطبيقية، وجائزة يوليوس سبرينغر في الفيزياء التطبيقية. وفي عام 2011، حصل على ميدالية يان تشوخرالسكي من الجمعية الأوروبية لأبحاث المواد، تقديراً لإنجازاته المتميزة طوال حياته في علم المواد.

في عام 2016، مُنح جائزة بالزان في مجال الفوتونيات التطبيقية "لعمله الرائد في التصميم الكمي لمواد جديدة ذات خصائص إلكترونية وبصرية محددة، مما أدى إلى ابتكار فئة جديدة كليًا من الليزر، وهو ليزر الشلال الكمي؛ ولمساهماته الكبيرة في مجال البلازمونيات والمواد الفائقة في طليعة علوم وتكنولوجيا الفوتونيات". وفي عام 2019، حصل على ميدالية ماتيوتشي من الأكاديمية الوطنية الإيطالية للعلوم لاختراعه ليزر الشلال الكمي . [ 8 ]

وهو زميل في الجمعية الفيزيائية الأمريكية ، ومعهد الفيزياء (المملكة المتحدة)، والجمعية البصرية الأمريكية ، والجمعية الأمريكية لتقدم العلوم ، ومعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، والجمعية الدولية للبصريات والضوئيات . ويحمل شهادات دكتوراه فخرية من جامعة لوند ، السويد، وجامعة ديدرو (باريس 7) ، فرنسا، وجامعة بولونيا ، إيطاليا، وجامعة تورفيرغاتا (روما 2) ، إيطاليا.

أنا في عام 2022، حصل كاباسو على ميدالية فريدريك آيفز/جائزة جاروس دبليو كوين من الجمعية البصرية الأمريكية لمساهماته الرائدة والواسعة النطاق في الفيزياء البصرية والإلكترونيات الكمومية والنانوفوتونيات. [ 9 ]

فهرس

  • كاباسو، فيديريكو (2005). Avventure di un Designer quantico (باللغة الإيطالية). دي رينزو. رقم ISBN 978-88-8323-105-6.
  • يو، نانفانغ؛ كاباسو، فيديريكو (2014). "بصريات مسطحة ذات أسطح فائقة مصممة". نات. ماتير . 13 (2): 139-150 . Bibcode : 2014NatMa..13..139Y . doi : 10.1038/nmat3839 . PMID 24452357 . 

مراجع

  1. ↑ "فيديريكو كاباسو" . شبكة التاريخ العالمي التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 يوليو 2011 .
  2. ↑Faist, Jerome; Capasso, Federico; Sivco, Deborah L.; Sirtori, Carlo; Hutchinson, Albert L.; Cho, Alfred Y. (22 April 1994). "Quantum Cascade Laser". Science. 264 (5158): 553–556. Bibcode:1994Sci...264..553F. doi:10.1126/science.264.5158.553. ISSN 0036-8075. PMID 17732739.
  3. ↑Kazarinov, RF, R.F; Suris, RA (1971). "Possible amplification of electromagnetic waves in a semiconductor with a superlattice". Fiz. Tekh. Poluprovodn. 5: 797–800.
  4. ↑Donnelly (2010). "Video interview: Federico Capasso on the quantum cascade laser". SPIE Newsroom. doi:10.1117/2.3201004.02.
  5. ↑"Much ado about nothing". The Economist.
  6. ↑"Winners 2005 – Science". King Faisal Foundation. Archived from the original on 25 March 2012. Retrieved 24 November 2011.
  7. ↑"Award listing"(PDF). spie.org. Retrieved 7 February 2021.
  8. ↑"Medaglia Matteucci". Accademia Nazionale delle Scienze. Retrieved 22 October 2019.
  9. ↑"Frederic Ives Medal / Jarus W. Quinn Prize". OSA.