Ny enhed styrer præcist fotonemission for mere effektive bærbare skærme

For nylig udviklede et hold af kemikere, matematikere, fysikere og nanoingeniører ved University of Twente i Holland en enhed til at kontrollere emissionen af ​​fotoner med hidtil uset præcision. Denne teknologi kan føre til mere effektive miniaturelyskilder, følsomme sensorer og stabile kvantebits til kvanteberegning.

Artiklen, med titlen "Stærkt hæmmet spontan emission af PbS kvanteprikker kovalent bundet til 3D-silicium fotoniske båndgabkrystaller," er udgivet i Journal of Physical Chemistry C .

Den del af din smartphone, der bruger mest energi, er skærmen. Ved at reducere al uønsket energi, der slipper ud af skærmen, øges holdbarheden af ​​vores smartphone. Forestil dig, at din smartphone kun skal oplades en gang om ugen. Men for at øge effektiviteten skal du være i stand til at udsende fotoner på en mere kontrolleret måde.

MINT-værktøjskasse

Forskerne udviklede "MINT-værktøjskassen":et sæt værktøjer fra de videnskabelige discipliner matematik, informatik, naturvidenskab og teknologi. I denne værktøjskasse var der avancerede kemiske værktøjer. De vigtigste var polymerbørster, små kemiske kæder, der kan holde fotonkilderne et bestemt sted.

Førsteforfatter Andreas Schulz forklarer, "Polymerbørsterne er podet i opløsning fra poreoverflader inde i en såkaldt fotonisk krystal lavet af silicium. Et ret vanskeligt eksperiment. Så vi var meget begejstrede, da vi i separate røntgenundersøgelser så, at fotonkilderne sad i de rigtige positioner oven på børsterne."

Ved at tilføje nanofotoniske værktøjer har holdet demonstreret, at exciterede lyskilder hæmmes næsten 50 gange. I denne situation forbliver en lyskilde ophidset 50 gange længere end normalt. Spektret matcher meget godt med det teoretiske beregnet med avancerede matematiske værktøjer. Anden forfatter Marek Kozoň siger:"Teorien forudsiger nul lys, da den vedrører en fiktiv, uendeligt udvidet krystal. I vores rigtige endelige krystal er det udsendte lys ikke-nul, men så lille er det en ny verdensrekord."

De nye resultater lover en ny æra for effektive miniaturelasere og lyskilder for qubits i fotoniske kredsløb med stærkt reducerede forstyrrelser (på grund af undvigende vakuumsvingninger). Willem Vos siger:"Vores multiværktøjskasse tilbyder muligheder for helt nye applikationer, der drager fordel af stærkt stabiliserede exciterede tilstande. Disse er centrale for fotokemi og kan blive følsomme kemiske nanosensorer."

Flere oplysninger: Andreas S. Schulz et al., Strongly Inhibited Spontaneous Emission of PbS Quantum Dots Covalently Bundet til 3D Silicon Photonic Band Gap Crystals, The Journal of Physical Chemistry C (2024). DOI:10.1021/acs.jpcc.4c01541

Journaloplysninger: Journal of Physical Chemistry C

Leveret af University of Twente