Дослідники з Міського університету Нью-Йорка (CUNY) і Техаського університету в Остіні здійснили прорив у маніпулюванні одним із найневловиміших явищ сучасної оптики — темними ексітонами.
Темні екситони — це екзотичні стани світлової матерії, виявлені в тонких напівпровідниках.
Читайте також:
Магнітний відбиток. Науковці навчилися змінювати властивості матерії за допомогою світла Знайшовши спосіб змусити ці раніше приховані світлові стани світитися яскраво і контрольовано, команда відкрила нові горизонти для більш швидких, компактних і енергоефективних технологій.
Зазвичай екситони залишаються невидимими, оскільки випромінюють дуже слабке світло. Але тривалий термін служби і слабка взаємодія з навколишнім середовищем роблять їх ідеальними для додатків квантової інформації та датчиків.
Щоб виявити ці приховані стани, дослідницька група сконструювала наномасштабний оптичний резонатор, що складається із золотих нанотрубок і одного шару диселеніду вольфраму (WSe₂) — матеріалу завтовшки всього три атоми.
Ця точна установка посилила світлове випромінювання темних екситонів майже в 300 000 разів.
Завдяки цьому посиленню їх можна було не тільки спостерігати, а й контролювати в наномасштабі.
«Ця роботапоказує, що ми можемо отримувати доступ до станів світлової матерії та керувати ними», — сказала Андреа Алу, керівник дослідження, заслужений професор фізики імені Ейнштейна в аспірантурі Міського університету Нью-Йорка. Алу також керує ініціативою з фотоніки в Центрі передових наукових досліджень Міського університету Нью-Йорка. Вона додала, що можливість вмикати і вимикати ці стани з наномасштабною точністю може призвести до серйозних досягнень.
«Вмикаючи і вимикаючи ці приховані стани за бажанням і керуючи ними з наномасштабною роздільною здатністю, ми відкриваємо захопливі можливості для революційного розвитку оптичних і квантових технологій наступного покоління, зокрема для датчиків і обчислень».
Група вчених пішла далі, показавши, що темні екситони можна налаштовувати на вимогу за допомогою електричних і магнітних полів.
Такий рівень контролю дає змогу точно налаштовувати їхні властивості випромінювання для використання у фотоніці на кристалі, датчиках і захищеному квантовому зв’язку.
На відміну від попередніх спроб зміни властивостей матеріалів, цей новий підхід зберігає природні характеристики напівпровідника. Він забезпечує рекордне поліпшення зв’язку світла з речовиною без шкоди для цілісності матеріалу.
«Це відкриття — тільки початок: воно відкриває шлях до дослідження безлічі інших прихованих квантових станів у двовимірних матеріалах», — сказав перший автор дослідження Цзямін Куан.
Читайте також:
Американські вчені остаточно розв’язали 98-річну суперечку Ейнштейна і Бора щодо природи світла
