斯坦福大学研究人员发布了片上粒子加速器原型_专栏

“算法允许研究人员向后工作”

斯坦福大学的研究人员使用倒置的设计模型翻转了粒子加速器的脚本，从而创建了适合芯片的微型粒子加速器。

本发明可以预示一种新型的小型化技术，该技术将改变材料科学中进行实验的方式并提高手术的准确性。

加速器的基本思想是，您不断用无线电波击中粒子，因此每次击中后粒子的运动速度都会更快。世界上更快的加速器，斯坦福线性加速器，可以使粒子达到光速的99％。

研究人员使用加速器将粒子高速撞击在一起，以更好地了解控制物质和能量的物理定律。

在工业环境中，粒子加速器用于制造半导体，在医疗领域用于患者放射治疗，甚至用于收缩包装塑料的制造。

关于粒子加速器的标准想法通常是越大越好：欧洲核研究组织（CERN）建造的大型强子对撞机位于法国和瑞士下方500英尺高的17英里环形隧道中。

正如斯坦福大学教授耶琳娜·沃科维奇（Jelena Vuckovic）在她的研究中所说：“最大的加速器就像强大的望远镜。世界上只有少数几个国家，科学家们必须来到SLAC之类的地方才能使用它们。我们希望以一种更易于使用的研究工具的方式将加速器技术小型化。”

但是在今天的《科学》杂志上，瓦科维奇解释了她的团队是如何用硅雕刻出一个纳米级通道的，“将其密封在真空中，并通过红外脉冲使电子通过该腔体，而硅对玻璃的透明性与可见光一样透明。 –由通道壁传输以加快电子的传播。”

算法设计过程

该团队使用了穿过硅的白色红外光，以撞击和推动粒子加速，使其通过纳米级通道。

片上加速器的一部分放大了25,000倍。灰色结构将红外激光（以黄色和紫色显示）聚焦在流过中心通道的电子上。

斯坦福大学的团队使用逆向设计过程进行反向工作，并创建了纳米级的加速器。他们使用确定了沿硅通道加速颗粒的最佳方式的算法进行了此操作。

研究人员指出：“设计算法提出的芯片布局看上去似乎与众不同。想象一下，被硅蚀刻出的被通道隔开的纳米台面。流经该通道的电子沿着硅丝绞线运行，在关键位置刺穿峡谷壁。每次激光脉冲（每秒做100,000次）都会使一束光子击中一束电子，使它们向前加速。所有这些发生在真空密封的硅芯片表面上，其宽度小于头发的宽度。”

斯坦福大学团队设计的芯片在治疗癌症方面可能具有重要的医学应用，因为当前的放射疗法通常像a弹枪一样起作用，因为能量激增的选举不仅打击了目标肿瘤。而且还会使患者的皮肤对细胞造成烧伤。在未来的放射治疗中，使用改良的芯片大小的加速器放置在靠近肿瘤的皮肤下，可以简单地仅精确地瞄准癌区域。

尽管Stanford Chip-Sized粒子加速器只是一个原型，但该团队希望通过将一系列纳米级芯片连接在一起，使粒子的光速达到94％。

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