Første demonstration låser yderligere opdagelse af kvanteteknologier op

Skjult i utallige materialer er værdifulde egenskaber, der muliggør den næste generation af teknologier, som kvanteberegning og forbedrede solceller.

På Rensselaer Polytechnic Institute, forskere, der arbejder i skæringspunktet mellem materialevidenskab, kemiteknik, og fysikken afdækker nye og innovative måder at låse op for de lovende og nyttige evner ved hjælp af lys, temperatur, tryk, eller magnetfelter.

Den banebrydende opdagelse af en optisk version af quantum hall effect (QHE), udgivet i dag i Fysisk gennemgang X, demonstrerer Rensselaers lederskab inden for dette vitale forskningsfelt.

QHE er en forskel i mekanisk spænding, der skabes, når en todimensionel halvleder placeres i et stort magnetfelt. Magnetfeltet får elektroner til at bevæge sig på en sådan måde, at strøm ikke længere strømmer gennem hele halvlederen, kun på kanterne.

Fænomenet har været et vigtigt studieområde, fører til adskillige nobelpriser og talrige teknologiske innovationer. Hvad er mindre forstået, sagde Sufei Shi, en adjunkt i kemisk og biologisk teknik på Rensselaer, er kvantiseringen af ​​excitoner - en lovende partikel, der findes i overgangsmetaldichalcogenider (TMD'er), der dannes, når lys rammer en halvleder og en positivt ladet partikel bindes med en negativt ladet partikel. Den stærke binding, der forener de to partikler, rummer en betydelig mængde energi.

Shi har fokuseret meget af sin forskning på denne nye grænse, forståelse for, at exciton har potentiale til at blive udnyttet til en lang række applikationer, herunder kvanteberegning, hukommelseslagring, og endda høstning af solenergi. Shi og hans laboratorium har arbejdet på en proces til at fremstille ekstremt rene og todimensionale halvledere af høj kvalitet ud af TMD'er, så de kan studere deres iboende egenskaber. Dette grundlag har ført til denne seneste opdagelse.

I denne forskning, Shi og hans laboratorium studerede excitonen i nærvær af et stort magnetfelt, inducerende energikvantisering kendt som Landau -kvantisering - en effekt, der tidligere har været svær at se optisk.

Dette arbejde demonstrerer den optiske version af QHE for excitons, og Shi mener, at det vil åbne døren for yderligere opdagelse og anvendelse.

"Grundlæggende dette er noget helt nyt, og det vil i høj grad forbedre vores forståelse af excitoner i kvantestyret, et område, vi ikke rigtigt forstår endnu, "Sagde Shi." Vi håber, at dette vil inspirere mange mennesker til at arbejde i denne retning for at se ny kvantefysik, noget, vi ikke engang havde forventet før. "