Ny billedteknologi fanger bevægelse af kvantepartikler med en hidtil uset opløsning

Excitons - elektrisk neutrale kvasipartikler - har ekstraordinære egenskaber. De findes kun i halvledende og isolerende materialer og er let tilgængelige i todimensionelle (2D) materialer, der kun er få atomer tykke, såsom carbon og molybdenit. Når disse 2D -materialer kombineres, de udviser kvanteegenskaber, som intet materiale besidder alene.

En ny undersøgelse fra Tel Aviv University undersøger frembringelse og spredning af excitoner i 2D -materialer inden for en hidtil uset lille tidsramme og med en ekstraordinært høj rumlig opløsning. Undersøgelsen blev ledet af prof. Haim Suchowski og Dr. Michael Mrejen fra TAU's Raymond &Beverly Sackler fakultet for eksakte videnskaber og offentliggjort i Videnskab fremskridt den 1. februar.

Kvantemekanik er en grundlæggende teori i fysik, der beskriver naturen i de mindste energiskalaer. "Vores nye billedteknologi fanger bevægelsen af ​​excitoner inden for en kort tidsramme og i nanometer skala, "Dr. Mrejen siger." Dette værktøj kan være yderst nyttigt til at kigge ind i et materiales reaktion i de allerførste øjeblikke, lyset har påvirket det. "

"Sådanne materialer kan bruges til betydeligt at bremse lyset for at manipulere det eller endda opbevare det, som er meget eftertragtede funktioner til kommunikation og til fotonik-baserede kvantecomputere, "Professor Suchowski forklarer." Set fra instrumentets kapacitet synspunkt, denne tour de force åbner nye muligheder for at visualisere og manipulere den ultrahurtige reaktion fra mange andre materielle systemer i andre spektrumregimer, såsom det mellem-infrarøde område, hvor mange molekyler viser sig at vibrere. "

Forskerne udviklede en unik spatiotemporal billeddannelsesteknik på femtosekund-nanometrisk skala og observerede exciton-polariton dynamik i wolframdiselenid, et halvledermateriale, ved stuetemperatur.

Exciton-polariton er et kvantedyr skabt af koblingen af ​​lys og stof. På grund af det specifikke undersøgte materiale, den målte formeringshastighed var ca. 1% af lysets hastighed. I denne tidsskala, lys formår kun at rejse flere hundrede nanometer.

"Vi vidste, at vi havde et unikt karakteriseringsværktøj, og at disse 2D-materialer var gode kandidater til at udforske interessant adfærd i det ultrahurtige ultralette kryds, "Dr. Mrejen siger." Jeg skal tilføje, at materialet, wolfram diselenid, er yderst interessant ud fra et anvendelsesmæssigt synspunkt. Det opretholder sådanne let-stof koblede tilstande i meget begrænsede dimensioner, ned til enkelt atom tykkelse, ved stuetemperatur og i det synlige spektrale område. "

Forskerne udforsker nu måder at kontrollere hastigheden af ​​halvlederbølger ved at for eksempel, kombinerer flere 2D -materialer i stakke.