Новости

«Фотонный клей» создал новое квантово-механическое состояние

6 марта 2014

Свет может стать фотонным «клеем», соединяющим квантово-механические свойства двух совершенно различных материалов — и так взять у каждого самое полезное, для гибридных солнечных элементов и мощных осветительных приборов. Американские исследователи «склеили» светом органические и неорганические полупроводники, в так называемой оптической полости — наноразмерном волокне, выстланном зеркальным покрытием.

Полупроводники — это материалы, электропроводимость которых можно регулировать за счет примесей (т.н. примесных атомов). Без них невозможно себе представить электронные устройства, а также светодиоды и солнечные батареи. Органические полупроводники изготавливают из богатых углеродами соединений (не обязательно органического происхождения, но похожих на органику). Хотя в популярности они пока уступают кремнию и другим «классическим» материалам, их ждет блестящее будущее — это недорогие, гибкие полупроводники, которые можно даже «размазывать» по листам пластмассы.

«Разработка нелинейных оптических материалов, свойства которых превосходят естественные — необходимая мера для создания фотонных технологий нового поколения, опирающихся на квантовые свойства света. Можно представить себе оптический переключатель, где один фотон используется для включения/отключения пути второго — один из „кирпичиков“ квантовых вычислительных и коммуникационных устройств», — рассказывает Винод Менон (Vinod Menon), адъюнкт-профессор физики Квинс-колледжа (Нью-Йорк).

Ученые начали с неорганического полупроводника (оксид цинка) и «нарезали» его на нанопровода, а потом окружили органическим материалом: нафталинтетракарбоновым диангидридом (NTCDA).

«Мы выбрали эти два материала потому, что энергия их возбужденного состояния примерно равна (т.е., они находятся в резонансе друг с другом). А затем мы втиснули их между двух зеркал, создав оптическую полость — ловушку для фотонов. Ее энергия также равна энергии возбужденных состояний. В результате получилось третье, уникальное квантовое состояние: сочетание фотона и возбужденных состояний в органическом и неорганическом полупроводниках», — рассказывает Стивен Форрест (Stephen Forrest), профессор физики и материаловедения Университета Мичигана.

Форрест сравнил всю конструкцию с двумя маятниками, связанными пружиной. Маятники — это экситоны, пары электрон-дырка. Электрон является отрицательно заряженной субатомной частицей, а дырка, в данном контексте, — это отсутствие электрона. В полупроводниковых материалах дырка носит положительный заряд.

В оптической полости фотон, по сути, «склеивает» все эти квантово-механические состояния. Получается уникальное и многообещающее состояние, которое способно переносить энергию от одного вещества к другому. Ученые назвали его «поляритон».

Исследование представлено в журнале Physical Review Letters.

По материалам пресс-релиза Университета Мичигана.
Источник: nauka21vek.ru

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...

Оставить комментарий:

CAPTCHA image