(Wiadomości Nanowerk) Płaska warstwa atomów może działać jak rodzaj anteny, która pochłania światło i kieruje do niego swoją energię nanorurki węglowe, dzięki czemu świecą jasno („Rezonansowy transfer ekscytonów w heterostrukturach mieszanych wymiarów w celu przezwyciężenia ograniczeń wymiarowych w procesach optycznych”). Postęp ten może pomóc w opracowaniu małych przyszłych urządzeń emitujących światło, które będą wykorzystywać efekty kwantowe. Nanorurki węglowe przypominają bardzo cienkie, puste w środku druty o średnicy zaledwie nanometra. Mogą generować światło na różne sposoby. Na przykład impuls laserowy może wzbudzić ujemnie naładowane elektrony w materiale, pozostawiając dodatnio naładowane „dziury”. Te przeciwne ładunki mogą łączyć się w pary, tworząc stan energetyczny zwany ekscytonem, który może przemieszczać się stosunkowo daleko wzdłuż nanorurki, zanim uwolni swoją energię w postaci światła. W zasadzie zjawisko to można wykorzystać do uzyskania wysokiej wydajności nanoskala urządzenia emitujące światło. Niestety, istnieją trzy przeszkody w wykorzystaniu lasera do generowania ekscytonów w nanorurkach węglowych. Po pierwsze, wiązka lasera jest zazwyczaj 1,000 razy szersza niż nanorurka, więc materiał faktycznie pochłania bardzo niewielką część jej energii. Po drugie, fale świetlne muszą idealnie pasować do nanorurki, aby skutecznie dostarczać energię. Wreszcie elektrony w nanorurce węglowej mogą absorbować tylko bardzo określone długości fal światła. Aby przezwyciężyć te ograniczenia, zespół kierowany przez Yuichiro Kato z laboratorium fotoniki kwantowej w nanoskali RIKEN sięgnął po inną klasę nanomateriałów, znaną jako materiały 2D. Te płaskie arkusze mają zaledwie kilka atomów grubości, ale mogą być znacznie szersze niż wiązka laserowa i znacznie lepiej przekształcają impulsy laserowe w ekscytony.
Atomowo cienki płatek diselenku wolframu działa jak zbiornik ekscytonów, które składają się z elektronów (czerwony) i dziur (niebieski). Te ekscytony szybko przechodzą w wąską nanorurkę węglową zawieszoną nad rowem. (Zdj.: RIKEN Laboratorium Fotoniki Kwantowej w Nanoskali) Naukowcy wyhodowali nanorurki węglowe nad rowem wyrzeźbionym z materiału izolacyjnego. Następnie umieścili atomowo cienki płatek diselenku wolframu na wierzchu nanorurek. Kiedy impulsy laserowe uderzały w ten płatek, wygenerowały ekscytony, które przemieszczały się do nanorurki i wzdłuż jej długości, zanim wyemitowały światło o większej długości fali niż laser. Przejście każdego ekscytonu z obiektu zajmowało tylko jedną bilionową sekundy Materiał 2D do nanorurki. Testując nanorurki o szeregu różnych struktur, które wpływają na kluczowe poziomy energii w materiale, naukowcy zidentyfikowali idealne formy nanorurek, które ułatwiają przenoszenie ekscytonów z materiału 2D. W oparciu o ten wynik zamierzają zastosować inżynierię pasmową — koncepcję przydatną w inżynierii półprzewodników do tworzenia urządzeń o doskonałych właściwościach — w skali atomowo cienkiej. „Kiedy inżynieria pasmowa zostanie zastosowana do półprzewodników niskowymiarowych, oczekuje się, że pojawią się nowe właściwości fizyczne i innowacyjne funkcjonalności” – mówi Kato. „Mamy nadzieję wykorzystać tę koncepcję do rozwoju fotoniczny i optoelektroniczny urządzeń o grubości zaledwie kilku warstw atomowych” – dodaje Kato. „Jeśli uda nam się je zmniejszyć do atomowo cienkiej granicy, spodziewamy się pojawienia się nowych efektów kwantowych, które mogą okazać się przydatne w przyszłości technologie kwantowe".
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
- Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64906.php
