Материалы портала «Научная Россия»

Созданы двумерные источники света

Созданы двумерные источники света
Тонкие пленки дихалькогенов переходных металлов (TMDC) оказались способны излучать свет в виде пары фотонов.

Ученые из университета Вюрцбурга (Германия) исследовали способность излучать свет дихалькогенов переходных металлов, или TMDC. Они выяснили, что фотоны в монослое такого материала излучаются парами. Результаты этой работы опубликованы в Nature Communications.

Монослои получили признание в последние годы и революционизировали многие области физики. Монослои состоят из твердых материалов очень малой толщины, например, в один атом. Их еще называют двумерными материалами. В таком виде они обладают неожиданными свойствами, которые еще не до конца изучены. К примеру, TMDC ведут себя как сверхпроводники и могут быть использованы для производства ультрамалых и энергоэффекивных чипов. Они могут светить, если им достаточно энергии. Именно это свойство изучали доктор Кристан Шнайдер (Christian Schneider) и профессор Свен Хефлинг (Sven Höfling) с коллегами с кафедры технической физики университета Юлиуса Максимиллиана в Вюрцбурге.

Сначала ученые сделали монослои простым методом — отодрали тонкую пленку от кристалла TMDC с помощью скотча. Затем тем же способом отодрали еще более тонкий слой. Затем они охладили монослой до температуры абсолютного нуля и облучили с помощью лазера. Это заставило монослой излучать фотоны при определенных условиях. «Мы показали, что особый тип возбуждения производит два фотона. То есть частицы света выходят парами», — приводятся слова Шнайдера в сообщении пресс-службы вуза.

Такие двухфотонные источники интересны тем, что они могут передавать информацию, на 100% защищенную от прослушивания. Кванты света спутаны друг с другом, то есть там есть квантовые механические процессы, в которых их состояния переплетены. Состояние первого фотона затем имеет прямой вклад во второй фотон, не смотря на расстояние между ними. Это можно использовать в канале закодированной коммуникации.

Ученые показали и другое применение монослоев. Для этого они подняли монослой между двумя зеркалами и снова стимулировали его лазером. Излучение возбуждало пластинку TMDC до уровня, при котором она начинала испускать фотоны сама. Они отражаются назад от пластинки к зеркалам, где они испустили атомы сами, чтобы создать новые фотоны. «Мы назвали этот процесс сильным спариванием. Свет и материя гибридизируются, образуя новые квазичастицы в процессе: поляритоны», — сказал Шнайдер. Впервые удалось зафиксировать эти поляритоны при комнатной температуре в атомных монослоях.

Из этого вытекает интересные приложения. Клонированные фотоны имеют сходные со светом лазера свойства. Но их создают совершенно иначе: в идеале новые частицы света создаются сами собой после начального возбуждения без требуемой дополнительной подпитки энергии. Напротив в лазере светопроизводящие материалы должны быть накачаны энергией извне постоянно. Это делает новый источник света энергетически эффективным. Более того это прекрасно подходит для изучения некоторых квантовых эффектов.

дихалькогены монослои переходные металлы

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий