نقشه برداری از ساختارهای کوانتومی با نور برای باز کردن قابلیت های آنها


شانه های کوانتومی روشن: هنگامی که نور تحریک می شود (پرتوهای قرمز و زرد) ، الکترون هایی شناسایی می شوند که الگوهای موج را به شکل شانه تشکیل می دهند. عرض باریک خطوط تاج امکان تشخیص (قله های روشن) تصاویر با وضوح فوق العاده از خصوصیات مواد کوانتومی را دارد – بسیار واضح تر از تلاش های قبلی. اعتبار: مارکوس بورش ، آزمایشگاه تئوری علمی کوانتوم

به گفته محققان دانشگاه میشیگان ، دانشگاه رگنسبورگ و دانشگاه ماربورگ ، یک ابزار جدید که از نور برای نقشه برداری از ساختارهای الکترونیکی بلورها استفاده می کند ، می تواند پتانسیل مواد کوانتومی در حال ظهور را کشف کند و زمینه را برای فناوری های پیشرفته انرژی و رایانه های کوانتومی هموار کند.

گزارشی از کار در علوم پایه.

این برنامه ها شامل چراغ های LED ، سلول های خورشیدی و فتوسنتز مصنوعی هستند.

ماكيلو كيرا ، استاد مهندسي برق و علوم رايانه در دانشگاه ميشيگان كه جنبه نظري مطالعه جديد را بر عهده دارد ، گفت: “مواد كوانتومي مي توانند تاثيري فراتر از محاسبات كوانتومي داشته باشند.” “اگر خصوصیات کوانتومی را به درستی بهینه کنید ، می توانید 100٪ کارایی جذب نور را بدست آورید.”

سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون در حال حاضر به ارزان ترین نوع الکتریسیته تبدیل شده اند ، اگرچه کارایی آنها در تبدیل نور خورشید به برق بسیار پایین است ، یعنی حدود 30٪. نیمه هادی های “2-D” در حال ظهور ، که از یک لایه کریستال تشکیل شده اند ، می توانند این کار را بسیار بهتر انجام دهند – به طور بالقوه تا 100٪ از نور خورشید استفاده می شود. آنها همچنین می توانند محاسبات کوانتومی را از ماشین آلات نشان داده شده تاکنون تقریباً با صفر مطلق به دمای اتاق افزایش دهند.

روپرت هوبر ، استاد فیزیک در دانشگاه رگنسبورگ آلمان که رهبری این آزمایش را بر عهده دارد ، گفت: “مواد جدید کوانتومی اکنون با سرعت بیشتری نسبت به گذشته کشف می شوند.” “با قرار دادن ساده چنین لایه هایی بر روی یکدیگر در زوایای پیچشی متغیر و با انتخاب گسترده ای از مواد ، دانشمندان اکنون می توانند مواد جامد مصنوعی با خصوصیات واقعاً بی سابقه ایجاد کنند.”

توانایی نقشه برداری از این خصوصیات بر روی اتم ها می تواند به بهینه سازی روند طراحی مواد با ساختارهای کوانتومی مناسب کمک کند. اما این مواد فوق نازک بسیار کوچکتر و پراکنده تر از کریستالهای قبلی هستند و روشهای قدیمی تجزیه و تحلیل م .ثر نیستند. مواد دو بعدی را می توان با استفاده از روش جدید مبتنی بر لیزر در دما و فشار اتاق اندازه گیری کرد.

نقشه برداری از ساختارهای کوانتومی با نور برای باز کردن قابلیت های آنها

شانه های کوانتومی روشن: وقتی نور تحریک می شود (اشعه های قرمز و زرد) ، الکترون هایی شناسایی می شوند که الگوهای موج به شکل شانه تشکیل می دهند. عرض باریک خطوط تاج امکان تشخیص (قله های روشن) تصاویر با وضوح فوق العاده از خصوصیات مواد کوانتومی را دارد – بسیار واضح تر از تلاش های قبلی. اعتبار: مارکوس بورش ، آزمایشگاه تئوری علمی کوانتوم

عملیات قابل اندازه گیری شامل فرآیندهایی است که برای سلولهای خورشیدی ، لیزرها و محاسبات کوانتومی کنترل شده نوری مهم هستند. در حقیقت ، الکترون ها بین یک “حالت پایه” ظاهر می شوند که در آن نمی توانند حرکت کنند و حالت ها در “باند رسانا” یک نیمه هادی است که در آن آزاد هستند و می توانند در فضا حرکت کنند. آنها این کار را با جذب و انتشار نور انجام می دهند.

در روش نقشه برداری کوانتومی از یک پالس 100 فمتوثانیه (100 کوادریلیون ثانیه) نور لیزر قرمز استفاده می شود تا الکترون ها را از حالت پایه و در باند رسانا خارج کند. الکترون ها با یک پالس دوم نور مادون قرمز زده می شوند. این آنها را هل می دهد به طوری که آنها یک “دره” انرژی را در باند رسانا بالا و پایین می کنند ، کمی شبیه اسکیت بورد ها در یک لوله نیمه.

این تیم از طبیعت دوگانه امواج / ذرات الکترون برای ایجاد یک الگوی موج ایستاده مانند تاج استفاده می کند. آنها دریافتند که وقتی اوج این خط الراس الکترونی با ساختار باند ماده – ساختار کوانتومی آن – همپوشانی دارد ، الکترون ها نور را به شدت ساطع می کنند. این تابش شدید نور همراه با عرض باریک خطوط تاج به ایجاد یک تصویر واضح کمک کرده است به طوری که محققان آن را با وضوح فوق العاده می نامند.

با ترکیب این اطلاعات دقیق از مکان با فرکانس نور ، تیم توانست ساختار باند دی النید تنگستن نیمه هادی 2-D را ترسیم کند. نه تنها این ، بلکه آنها همچنین می توانند از حرکت زاویه ای مداری هر الکترون با نحوه خم شدن جبهه موج نور در فضا ، مطلع شوند. دستکاری حرکت مداری الکترون که به آن اسپین شبه نیز می گویند ، روشی امیدوار کننده برای ذخیره و پردازش اطلاعات کوانتومی است.

در دیزلنید تنگستن ، حرکت زاویه ای مداری تعیین می کند که کدام یک از دو “دره” مختلف الکترون را اشغال کند. پیام هایی که الکترون می فرستد می تواند به محققان نشان دهد که نه تنها الکترون در کدام دره قرار دارد ، بلکه همچنین منظره آن دره چگونه است و فاصله دره ها تا چه اندازه است ، که عناصر اصلی مورد نیاز برای طراحی دستگاه های کوانتومی نیمه هادی جدید هستند.

به عنوان مثال ، هنگامی که تیم با استفاده از لیزر الکترون ها را به سمت یک دره فشار می دهد تا وقتی که به دیگری برخورد کنند ، الکترون ها در آن نقطه از نور نور ساطع می کنند. این چراغ به عمق دره ها و ارتفاع پشته بین آنها سرنخی می دهد. با استفاده از این نوع اطلاعات ، محققان می توانند نحوه کارکرد این ماده برای اهداف مختلف را درک کنند.

این گزارش تحت عنوان “توموگرافی امواج نوری با وضوح فوق العاده نوارهای الکترونیکی در مواد کوانتومی” است.


فعل و انفعالات را با نقاط کوانتومی ، هر بار یک لایه بهبود ببخشید


اطلاعات بیشتر:
“توموگرافی جداسازی فوق العاده امواج نور روی نوارهای الکترونیکی در مواد کوانتومی” علوم پایه (2020) 2112. علم ، دانش ، علم و دانش

تهیه شده توسط دانشگاه میشیگان

نقل قول: نقشه برداری از ساختارهای کوانتومی با نور برای باز کردن قابلیت های آنها (2020 ، 3 دسامبر) بارگیری شده در 3 دسامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-12-quantum-capunities.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*