Saoghal ùr deinnealan optoelectronic
Tha luchd-rannsachaidh aig Institiud Teicneòlais Technion-Israel air snìomh fo smachd co-leanailteach a leasachadhlaser optaigeachstèidhichte air aon shreath atamach. Chaidh an lorg seo a dhèanamh comasach le eadar-obrachadh co-leanailteach an urra ri snìomh eadar aon shreath atamach agus lattice snìomh fotonach le cuingealachadh còmhnard, a tha a’ toirt taic do ghleann snìomh àrd-Q tro sgoltadh snìomh seòrsa Rashaba de fotonan de staidean ceangailte anns an leantainneachd.
Tha an toradh, a chaidh fhoillseachadh ann an Nature Materials agus air a chomharrachadh anns a’ gheàrr-chunntas rannsachaidh aige, a’ rèiteachadh na slighe airson sgrùdadh a dhèanamh air iongantas co-cheangailte ri snìomh ann an clasaigeach agussiostaman cuantamach, agus a’ fosgladh shlighean ùra airson rannsachadh bunaiteach agus tagraidhean snìomh electron agus foton ann an innealan optoelectronic. Bidh an stòr optigeach snìomh a’ cothlamadh modh foton leis an atharrachadh electron, a bheir seachad dòigh airson sgrùdadh a dhèanamh air iomlaid fiosrachaidh snìomh eadar electronan agus fotonan agus innealan optoelectronic adhartach a leasachadh.
Tha meanbh-chuasan optaigeach gleann snìomhach air an togail le bhith a’ cur eadar-aghaidh air greillichean snìomh fotonaigeach le neo-chothromachd tionndaidh (roinn cridhe buidhe) agus co-chothromachd tionndaidh (roinn còmhdach cyan).
Gus na stòran sin a thogail, ’s e riatanas a th’ ann cuir às don chrìonadh snìomh eadar dà staid snìomh mu choinneamh a chèile anns a’ phàirt foton no electron. Mar as trice, thèid seo a choileanadh le bhith a’ cur raon magnetach an sàs fo bhuaidh Faraday no Zeeman, ged a bhios feum aig na dòighean sin mar as trice air raon magnetach làidir agus nach urrainn dhaibh meanbh-stòr a thoirt gu buil. Tha dòigh-obrach gealltanach eile stèidhichte air siostam camara geoimeatrach a bhios a’ cleachdadh raon magnetach fuadain gus staidean snìomh-roinnte fotonan a chruthachadh ann an àite momentum.
Gu mì-fhortanach, tha beachdan roimhe air staidean sgoltadh snìomh air a bhith an urra gu mòr ri modhan iomadachaidh factar mais ìosal, a chuireas cuingealachaidhean àicheil air co-leanailteachd spàsail is ùineail stòran. Tha an dòigh-obrach seo cuideachd air a bhacadh le nàdar smachd snìomh stuthan buannachd laser blocach, nach gabh no nach gabh a chleachdadh gu furasta gus smachd a chumail gu gnìomhach.stòran solais, gu h-àraidh nuair nach eil raointean magnetach ann aig teòthachd an t-seòmair.
Gus staidean sgoltadh-snìomh àrd-Q a choileanadh, thog an luchd-rannsachaidh latticean snìomh fotonach le co-chothromachd eadar-dhealaichte, a’ gabhail a-steach cridhe le neo-chothromachd tionndaidh agus cèis co-chothromach tionndaidh air a thoirt a-steach le sreath shingilte WS2, gus gleanntan snìomh le cuingealachaidhean taobhach a thoirt gu buil. Tha dà fheart chudromach aig a’ lattice neo-chothromach tionndaidh bunaiteach a chleachd an luchd-rannsachaidh.
Am vectar lattice co-phàirteach a tha an urra ri snìomh a ghabhas smachdachadh air adhbhrachadh leis an atharrachadh ann an àite ìre geoimeatrach den nanoporous anisotropic heterogeneous air a dhèanamh suas dhiubh. Bidh am vectar seo a’ sgoltadh a’ chòmhlan lughdachadh snìomh ann an dà mheur pòlaichte snìomh ann an àite momentum, ris an canar buaidh fotonach Rushberg.
Bidh paidhir de staidean ceangailte co-chothromach (quasi) àrd Q anns a’ leantainneachd, is iad sin gleanntan snìomh foton ±K (Ceàrnan còmhlan Brillouin) aig oir gheugan sgoltadh snìomh, a’ cruthachadh cur-ris co-leanailteach de amplitudan co-ionnan.
Thuirt an t-Ollamh Koren: “Chleachd sinn na monolidean WS2 mar an stuth buannachd leis gu bheil snìomh-glinne sònraichte aig an disulfide meatailt gluasaid beàrn-còmhlain dhìreach seo agus chaidh a sgrùdadh gu farsaing mar ghiùlan fiosrachaidh eile ann an dealanan glinne. Gu sònraichte, faodar na h-excitons glinne ±K aca (a bhios a’ rèididheachd ann an cruth luchd-sgaoilidh dipole snìomh-polaraichte planar) a bhrosnachadh gu roghnach le solas snìomh-polaraichte a rèir riaghailtean taghaidh coimeas glinne, agus mar sin a’ cumail smachd gnìomhach air snìomh saor magnetach.stòr optaigeach.
Ann am meanbh-chuas gleann snìomh aonaichte aon-fhilleadh, tha na excitons gleann ±K ceangailte ris an staid gleann snìomh ±K le bhith a’ maidseadh polarachadh, agus tha an leusair exciton snìomh aig teòthachd an t-seòmair air a thoirt gu buil le fios-air-ais solais làidir. Aig an aon àm, anleusairBidh an t-inneal-obrach seo a’ stiùireadh nan excitons gleann ±K a tha neo-eisimeileach bho ìre an toiseach gus an staid call as ìsle den t-siostam a lorg agus an co-dhàimh glasaidh ath-stèidheachadh stèidhichte air an ìre geoimeatrach mu choinneamh gleann snìomh ±K.
Le bhith a’ cleachdadh an dòigh-obrach laser seo gus co-leanailteachd ghlinne a chumail fodha, chan eil feum air sgapadh eadar-amail a chumail fodha aig teòthachd ìosal. A bharrachd air sin, faodar staid call as ìsle laser aon-fhilleadh Rashba atharrachadh le polarachadh pumpa loidhneach (cruinn), a bheir seachad dòigh air dian laser agus co-leanailteachd spàsail a smachdachadh.”
Tha an t-Ollamh Hasman a’ mìneachadh: “An rud a chaidh fhoillseachadhfotonachTha buaidh Rashba gleann snìomh a’ toirt seachad dòigh choitcheann airson stòran optigeach snìomh a tha a’ leigeil a-mach an uachdar a thogail. Tha an co-leanailteachd gleann a chithear ann am meanbh-chuas gleann snìomh aonaichte aon-fhilleadh gar toirt ceum nas fhaisge air a bhith a’ coileanadh ceangal fiosrachaidh cuantamach eadar excitons gleann ±K tro qubits.
Airson ùine mhòr, tha an sgioba againn air a bhith a’ leasachadh optaig snìomh, a’ cleachdadh snìomh foton mar inneal èifeachdach airson smachd a chumail air giùlan tonnan electromagnetic. Ann an 2018, air ar n-inntinn leis an t-snìomh-ghlinne ann an stuthan dà-thaobhach, thòisich sinn air pròiseact fad-ùine gus sgrùdadh a dhèanamh air smachd gnìomhach stòran optigeach snìomh aig sgèile atamach nuair nach eil raointean magnetach ann. Bidh sinn a’ cleachdadh modail locht ìre Berry neo-ionadail gus fuasgladh fhaighinn air an duilgheadas a thaobh ìre geoimeatrach co-leanailteach fhaighinn bho exciton gleann singilte.
Ach, air sgàth dìth uidheam sioncronaidh làidir eadar excitons, chan eil am bun-chur co-leanailteach de iomadh excitons gleann ann an stòr solais aon-fhilleadh Rashuba a chaidh a choileanadh air fhuasgladh fhathast. Tha an duilgheadas seo gar brosnachadh gu bhith a’ smaoineachadh air modail Rashuba de fotonan Q àrd. Às dèidh dhuinn dòighean corporra ùra a chruthachadh, tha sinn air an leusair aon-fhilleadh Rashuba a tha air a mhìneachadh sa phàipear seo a chur an gnìomh.
Tha an coileanadh seo a’ rèiteachadh na slighe airson sgrùdadh a dhèanamh air iongantas co-dhàimh snìomh co-leanailteach ann an raointean clasaigeach agus cuantamach, agus a’ fosgladh slighe ùr airson rannsachadh bunaiteach agus cleachdadh innealan optoelectronic spintronic agus fotonic.
Àm puist: 12 Màrt 2024