(Ειδήσεις Nanowerk) Ένα επίπεδο φύλλο ατόμων μπορεί να λειτουργήσει ως ένα είδος κεραίας που απορροφά το φως και διοχετεύει την ενέργειά του σε νανοσωλήνες άνθρακα, κάνοντας τα να λάμπουν λαμπερά («Μεταφορά συντονισμού εξιτονίων σε ετεροδομές μικτών διαστάσεων για την υπέρβαση περιορισμών διαστάσεων σε οπτικές διεργασίες»). Αυτή η πρόοδος θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη μικροσκοπικών μελλοντικών συσκευών εκπομπής φωτός που θα εκμεταλλεύονται τα κβαντικά εφέ. Οι νανοσωλήνες άνθρακα μοιάζουν με πολύ λεπτά, κοίλα σύρματα με διάμετρο μόλις ένα νανόμετρο περίπου. Μπορούν να παράγουν φως με διάφορους τρόπους. Για παράδειγμα, ένας παλμός λέιζερ μπορεί να διεγείρει αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια μέσα στο υλικό, αφήνοντας θετικά φορτισμένες «τρύπες». Αυτά τα αντίθετα φορτία μπορούν να ζευγαρώσουν για να σχηματίσουν μια ενεργειακή κατάσταση γνωστή ως εξίτον, η οποία μπορεί να ταξιδέψει σχετικά μακριά κατά μήκος ενός νανοσωλήνα πριν απελευθερώσει την ενέργειά του ως φως. Κατ' αρχήν, αυτό το φαινόμενο θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για να καταστεί εξαιρετικά αποτελεσματικό νανοκλίμακα συσκευές εκπομπής φωτός. Δυστυχώς, υπάρχουν τρία εμπόδια στη χρήση ενός λέιζερ για τη δημιουργία εξιτονίων σε νανοσωλήνες άνθρακα. Πρώτον, μια δέσμη λέιζερ είναι συνήθως 1,000 φορές ευρύτερη από έναν νανοσωλήνα, επομένως πολύ λίγο από την ενέργειά της απορροφάται στην πραγματικότητα από το υλικό. Δεύτερον, τα κύματα φωτός πρέπει να ευθυγραμμίζονται τέλεια με τον νανοσωλήνα για να παρέχουν την ενέργειά τους αποτελεσματικά. Τέλος, τα ηλεκτρόνια σε έναν νανοσωλήνα άνθρακα μπορούν να απορροφήσουν μόνο πολύ συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός. Για να ξεπεράσει αυτούς τους περιορισμούς, μια ομάδα με επικεφαλής τον Yuichiro Kato του Εργαστηρίου Κβαντικής Φωτονικής Νανοκλίμακας RIKEN στράφηκε σε μια άλλη κατηγορία νανοϋλικών, γνωστά ως υλικά 2D. Αυτά τα επίπεδα φύλλα έχουν πάχος μόλις λίγα άτομα, αλλά μπορεί να είναι πολύ ευρύτερα από μια δέσμη λέιζερ και είναι πολύ καλύτερα στη μετατροπή των παλμών λέιζερ σε εξιτόνια. Μια ατομικά λεπτή νιφάδα δισελενιούχου βολφραμίου δρα ως δεξαμενή για εξιτόνια, τα οποία αποτελούνται από ηλεκτρόνια (κόκκινο) και οπές (μπλε). Αυτά τα εξιτόνια περνούν γρήγορα σε έναν στενό νανοσωλήνα άνθρακα που αιωρείται πάνω από μια τάφρο. (Εικόνα: RIKEN Nanoscale Quantum Photonics Laboratory) Οι ερευνητές ανέπτυξαν νανοσωλήνες άνθρακα πάνω από μια τάφρο λαξευμένη από μονωτικό υλικό. Στη συνέχεια τοποθέτησαν μια ατομικά λεπτή νιφάδα δισελενιδίου βολφραμίου πάνω από τους νανοσωλήνες. Όταν οι παλμοί λέιζερ χτύπησαν αυτή τη νιφάδα, δημιούργησαν εξιόνια που μετακινήθηκαν στον νανοσωλήνα και κατά μήκος του, πριν απελευθερώσουν φως μεγαλύτερου μήκους κύματος από το λέιζερ. Χρειάστηκε μόλις ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου για να περάσει κάθε εξίτον από το 2D υλικό στον νανοσωλήνα. Με τη δοκιμή νανοσωλήνων με μια σειρά διαφορετικών δομών που επηρεάζουν τα κρίσιμα επίπεδα ενέργειας μέσα στο υλικό, οι ερευνητές εντόπισαν ιδανικές μορφές νανοσωλήνων που διευκολύνουν τη μεταφορά εξιτονίων από το υλικό 2D. Με βάση αυτό το αποτέλεσμα, σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν τη μηχανική ζώνης - μια χρήσιμη ιδέα στη μηχανική ημιαγωγών για την υλοποίηση συσκευών με ανώτερες ιδιότητες - σε ατομικά λεπτή κλίμακα. «Όταν η μηχανική ζώνης εφαρμόζεται σε ημιαγωγούς χαμηλών διαστάσεων, αναμένεται να εμφανιστούν νέες φυσικές ιδιότητες και καινοτόμες λειτουργίες», λέει ο Kato. «Ελπίζουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή την ιδέα για να αναπτυχθεί φωτονική και οπτοηλεκτρονική συσκευές που έχουν μόνο μερικά ατομικά στρώματα πάχους», προσθέτει ο Kato. «Εάν μπορέσουμε να τα συρρικνώσουμε στο ατομικά λεπτό όριο, αναμένουμε να εμφανιστούν νέα κβαντικά φαινόμενα, τα οποία μπορεί να είναι χρήσιμα για το μέλλον κβαντικές τεχνολογίες. "

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64906.php