Новая технология визуализации фиксирует движение квантовых частиц с беспрецедентным разрешением

Экситоны — электрически нейтральные квазичастицы — обладают исключительными свойствами. Они существуют только в полупроводниковых и изоляционных материалах и могут быть легко доступны в двумерных (2D) материалах толщиной всего в несколько атомов, таких как углерод и молибденит. Когда эти 2D материалы объединены, они проявляют квантовые свойства, которыми ни один материал не обладает сам по себе.

Новое исследование Тель-Авивского университета посвящено изучению генерации и распространения экситонов в двумерных материалах в беспрецедентно малых временных рамках и с чрезвычайно высоким пространственным разрешением. Исследование было проведено профессором Хаимом Суховским и доктором Майклом Мрейеном из факультета точных наук TAU Raymond & Beverly Sackler и опубликовано в журнале Science Advances 1 февраля.

Квантовая механика является фундаментальной теорией в физике, которая описывает природу в мельчайших масштабах энергии. «Наша новая технология визуализации фиксирует движение экситонов за короткий промежуток времени и в нанометровом масштабе», — говорит доктор Мрейен. «Этот инструмент может быть чрезвычайно полезен для просмотра реакции материала в самые первые моменты, когда свет воздействует на него».

«Такие материалы могут быть использованы для значительного замедления света, чтобы манипулировать им или даже хранить его, что является весьма востребованным средством связи и квантовых компьютеров на основе фотоники», — объясняет профессор Суховски. «С точки зрения возможностей прибора, эта сила открывает новые возможности для визуализации и манипулирования сверхбыстрой реакцией многих других материальных систем в других режимах спектра, таких как средний инфракрасный диапазон, в котором обнаруживается колебание многих молекул. «

Ученые разработали уникальный метод пространственно-временной визуализации в фемтосекундном нанометрическом масштабе и наблюдали динамику экситон-поляритонов в диселениде вольфрама, полупроводниковом материале, при комнатной температуре.

Экситон-поляритон — это квантовое существо, порожденное взаимодействием света и вещества. Из-за конкретного изученного материала измеренная скорость распространения составляла около 1% от скорости света. В этом масштабе времени свету удается проехать всего несколько сотен нанометров.

«Мы знали, что у нас есть уникальный инструмент для определения характеристик, и что эти 2D-материалы были хорошими кандидатами для изучения интересного поведения на ультрабыстрых и ультрамалых пересечениях», — говорит доктор Мрейен. «Я должен добавить, что материал, диселенид вольфрама, чрезвычайно интересен с прикладной точки зрения. Он поддерживает такие связанные с легким веществом состояния в очень ограниченных измерениях, вплоть до толщины одного атома, при комнатной температуре и в видимом спектральном диапазоне». «

В настоящее время исследователи изучают способы управления скоростью полупроводниковых волн, например, путем объединения нескольких 2D материалов в стопках.

Источник информации https://phys.org/news/2019-02-imaging-technology-captures-movement-quantum.html

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...