„Ultrastrong Coupling“ tarp šviesos ir materijos buvo sukurtas unikalus procesas.

Žiedinės skylės plonoje aukso plėvelėje, užpildytoje silicio dioksidu, leidžia tvirtai suderinti šviesos ir atominę vibraciją. Ši struktūra suteikia galimybę ištirti molekules, kurios sąveikauja su kvantinio vakuumo svyravimais, ir sukurti naujus optoelektroninius prietaisus. Kreditas: Oh Group, Minesotos universitetas.

„Discovery“ suteikia įžvalgų apie naujos kartos optoelektroninių ir infraraudonųjų spindulių prietaisų kūrimą.

Vykdydama novatoriškus naujus tyrimus, tarptautinė tyrėjų komanda, vadovaujama Minesotos miesto Twin City, sukūrė unikalų procesą, kaip sukurti lengvą ir vientisą kvantinę būseną.

Šis atradimas suteikia naujų esminių įžvalgų kuriant naujos kartos efektyvesnius optinius ir elektroninius prietaisus, naudojančius kvantą. Tyrimai gali turėti įtakos nanometrinių cheminių reakcijų optimizavimui.

Tyrimas paskelbtas Natūrali fotonikaTai didelio poveikio, recenzuojamas mokslinis žurnalas, kurį išleido „Springer Nature Publishing Group“.

Kvantinis mokslas mažiausiai tiria gamtos ir materijos gamtos reiškinius. Šio tyrimo metu mokslininkai sukūrė unikalų procesą, kurio metu jie „Ypatingas ryšys“ tarp infraraudonųjų spindulių (fotonų) ir materijos (atominės vibracijos), fiksuojant šviesą mažose žiedinėse skylutėse ploname aukso sluoksnyje. Šios skylės yra mažos kaip 2 nanometrai. Metrai arba maždaug 25 000 kartų mažesni už žmogaus plaukų plotį.

Šios nanodalės yra panašios į sumažintų koaksialinių kabelių, naudojamų perduoti elektrinius signalus, versijas. (Pavyzdžiui, kabelis, kuris ateina į jūsų televizorių) yra užpildytas silicio dioksidu, kuris iš esmės yra panašus į lango stiklą. Unikalus gamybos metodas, pagrįstas kompiuterių mikroschemų pramonėje sukurtomis technologijomis, leidžia vienu metu pagaminti milijonus šios ertmės, tuo pačiu metu pasižymint ypač stipriomis fotonų vibracijos jungtimis.

„Kiti tyrė stiprią šviesos ir materijos sąsają. Tačiau atlikdami šį naują koaksialinių kabelių nanometro dydžio versijų kūrimo procesą mes peržengiame itin stiprių ryšių ribas, o tai reiškia, kad atrandame naujas kvantines būsenas, kurias gali turėti materija ir šviesa. Tiek pat „Pradėjo atsirasti skirtingos savybės ir anomalijos“, – sakė Sang-Hyun Oh, Minesotos universiteto elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorius ir vyresnysis tyrimo autorius. Tai atveria galimybę kurti naujus kvantinius prietaisus arba modifikuoti chemines reakcijas “.

Šviesos ir materijos sąveika yra Žemės gyvybės esmė, padedanti augalams paversti saulės šviesą energija ir įgalinti pamatyti mus supančius objektus. Infraraudonųjų spindulių šviesa, kuri yra daug ilgesnė nei tai, ką galime pamatyti savo akimis, reaguoja su medžiagos atomų virpesiais. Pvz., Kai objektas yra kaitinamas, objektą sudarantys atomai pradeda greičiau virpėti, gamindami daugiau infraraudonųjų spindulių, leidžiančius naudoti terminio vaizdo ar naktinio matymo kamerą.

Kita vertus, medžiagos sugertos infraraudonosios spinduliuotės bangos ilgis priklauso nuo medžiagą sudarančių atomų tipo ir jų išdėstymo, todėl chemikai gali naudoti infraraudonųjų spindulių absorbciją kaip „piršto atspaudą“, kad nustatytų įvairias chemines medžiagas.

Šiuos ir kitus pritaikymus galima patobulinti didinant infraraudonosios šviesos intensyvumą, reaguojant į medžiagos atomines vibracijas. Kita vertus, tai galima padaryti sulaikant šviesą į mažus tūrius, kuriuose yra šviesos medžiagos. Spąstai gali būti tokie pat paprasti, kaip priversti šviesą šokinėti pirmyn ir atgal tarp veidrodžių poros. Tačiau kur kas intensyvesnė sąveika gali būti suvokiama, jei ultragalvų svarstyklių šviesai apriboti naudojamos nanometrų arba „nanodalelių“ metalinės konstrukcijos.

Kai taip atsitinka, sąveika gali būti pakankamai stipri, kad šviesos ir vibracijos kvantinė-mechaninė prigimtis galėtų atlikti tam tikrą vaidmenį. Esant tokioms sąlygoms, absorbuota energija perduodama pirmyn ir atgal tarp šviesos (fotonų) nanodalelėse ir atomų (fotonų) virpesių medžiagoje pakankamai greitai, kad šviesos ir Klausimas nebėra. Esant tokioms sąlygoms, šie labai sąveikūs režimai sukurs naują kvantinį mechaninį objektą, kuris vienu metu yra šviesos ir vibracijos fragmentai, žinomi kaip “poliškumas”. “

Kuo intensyvesnė sąveika, tuo galingesnis nepažįstamasis gali turėti kvantinį mechaninį poveikį. Jei reakcija yra pakankamai koncentruota, gali būti įmanoma generuoti fotonus iš vakuumo arba atlikti cheminę reakciją neįmanomais būdais.

Įdomu tai, kad šiame lytinių santykių režime vakuumas nėra tuščias. Veikiau bus fotonai, kurių bangos ilgis apibrėžiamas molekulinėmis vibracijomis. Be to, šie fotonai yra labai riboti ir juos dalija minutės molekulės “, – sakė dar vienas šio straipsnio autorius profesorius Luisas Martinas-Moreno iš Ispanijos Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA).

„Paprastai vakuumą mes galvojame apie žemę. Pasirodo, kad visada yra vakuumo svyravimų “, – sakė O.„ Tai yra svarbus žingsnis kontroliuojant vadinamuosius nulinius svyravimus, norint padaryti ką nors naudingo “.

Nuoroda: „Ultrastrong plasmon – phonon coupling through epsilon-near-zero nanocavities“, autoriai: Daehan Yoo, Fernando de León-Pérez, Matthew Pelton, In-Ho Lee, Daniel A.Mohr, Markus B. Raschke, Joshua D. Caldwell, Luisas Martínas-Moreno ir Sang-Hyunas O, 2020 m. Gruodžio 7 d., Natūrali fotonika.
DOI: 10.1038 / s41566-020-00731-5

Be Oho ir Martino-Moreno Tyrimo grupėje taip pat yra Daehanas Yoo, In-Ho Lee ir Danielis A. Mohras iš Minesotos universiteto Fernando de León-Pérez, Zaragoza Defensa de Zaragoza universiteto centrinis centras ir Aragón Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA); Matthew Peltonas, Merilendo universitetas, Baltimorės grafystė; Markus B. Raschke, Kolorado Boulderio universitetas; Ir Joshua D. Caldwellas, Vanderbilto universitetas.

Šį tyrimą finansavo JAV Nacionalinis mokslo fondas ir „Samsung Global Research Outreach“ programa, papildomai remiant Ispanijos ekonomikos ir konkurencijos ministerijai, Aragono vyriausybės programai, Jungtinių Valstijų jūrų tyrimų biurui ir Sanford P. Bordo elektrotechnikos srityje Minesotos universitete

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujos biologiškai įkvėptų, šviesą sugeriančių nanomedžiagų klasės sintezė

POSS-peptoido molekulės savaime susirenka į romboidinius nanokristalus. Paskola Stephanie King iliustracija Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinė laboratorija Gamtos įkvėpti Ramiojo vandenyno šiaurės...

Omega-3 derinimas su liaudies papildais gali pakenkti širdžiai

Gydytojai dažnai rekomenduoja omega-3, kurie padeda pacientams sumažinti cholesterolio kiekį ir pagerinti širdies sveikatą. Šie omega-3 gali būti iš riebių žuvų, tokių kaip...

Paviršių poveikis ploniems atominiams puslaidininkiams

Naudodami ultravioletinius spindulius, tyrėjai ištyrė 2-D puslaidininkių (violetinių) elektronines charakteristikas, nes duomenų žemėlapyje padidėja substrato sluoksnių (žalių) skaičius. Raudonas apskritimas žymi elektronines savybes, kurios...

Norėdami pagreitinti atradimą, didelio matmens infraraudonųjų spindulių mikroskopija išeina iš tinklelio

Plytelių rašto, naudojamo skenuoti C. elegans apvalųjį kirminą, pavyzdys. Netinklinis modelis suteikia atrankos algoritmui didesnį lankstumą greitai panaudojant dominančias sritis. Autoriai: Elizabeth...

Neįprastai vykdant pandemiją ir branduolinę gynybą galima apsaugoti žmones nuo nelaimių

Paleiskite „SM-3 Block IB“ perėmėją iš raketinio kreiserio „USS Lake Erie“ (CG 70). Kreditas: JAV karinis jūrų laivynas Gyvenimas Žemėje gali smarkiai ir greitai...

Newsletter

Subscribe to stay updated.