نانومواد

بینش جدیدی در مورد سطح انرژی در نقاط کوانتومی

بینش جدیدی در مورد سطح انرژی در نقاط کوانتومی

 

بینش جدیدی در مورد سطح انرژی در نقاط کوانتومی
الکترون درون یک نقطه کوانتومی توسط یک فوتون (شکل موج سبز) به سطح انرژی بالاتر می رسد. نتیجه به اصطلاح اکسیتون ، یک حالت برانگیخته متشکل از دو الکترون و یک حفره است. با انتشار یک فوتون (شکل موج سبز) ، سیستم به حالت پایه (مسیر سبز) برمی گردد. در موارد نادر ، یک فرایند Auger تابشی اتفاق می افتد (فلش قرمز): الکترون در حالت برانگیخته باقی می ماند ، در حالی که یک فوتون با انرژی پایین تر (شکل موج قرمز) منتشر می شود

بینش جدیدی در مورد سطح انرژی در نقاط کوانتومی محققان بازل ، بوخوم و کپنهاگ بینش جدیدی در مورد وضعیت انرژی نقاط کوانتومی بدست آورده اند. آنها نانوساختارهای نیمه رسانا و سازنده های امیدوار کننده ارتباط کوانتومی هستند. دانشمندان با آزمایش های خود انتقال انرژی مشخصی را در نقاط کوانتومی تأیید کردند که قبلاً فقط از لحاظ نظری پیش بینی شده بود: به اصطلاح فرآیند تابشی اوگر. برای تحقیقات خود ، محققان در بازل و کپنهاگ از نمونه های خاصی استفاده کردند که تیم کرسی فیزیک جامد کاربردی جامد در Ruhr-Universität Bochum تولید کرده است. محققان نتایج خود را در مجله Nature Nanotechnology که در ۱۵ ژوئن ۲۰۲۰ بصورت آنلاین منتشر شده گزارش می دهند.

حامل های شارژ را قفل کنید

دانشکده ها : به منظور ایجاد یک نقطه کوانتومی ، محققان بوخوم از فرایندهای خود سازماندهی در رشد بلور استفاده می کنند. در این فرآیند ، آنها میلیاردها بلور به اندازه نانومتر ، به عنوان مثال ، آرسنید ایندیم تولید می کنند. در این آنها می توانند حامل های بار را به دام بیندازند ، مانند یک الکترون منفرد. این سازه برای ارتباط کوانتومی جالب است زیرا اطلاعات را می توان با کمک کد کرد چرخش حامل شارژ برای این کدگذاری ، لازم است که چرخش را از خارج دستکاری و بخوانید. در حین بازخوانی ، اطلاعات کوانتومی را می توان در قطب بندی یک فوتون چاپ کرد ، مثلا. سپس این اطلاعات را با سرعت نور بیشتر حمل می کند و می تواند برای انتقال اطلاعات کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد.

به همین دلیل است که دانشمندان علاقمند هستند که دقیقاً در نقطه کوانتومی چه اتفاقی می افتد که انرژی از خارج به اتم مصنوعی .

انتقال ویژه انرژی نشان داده شده

اتم ها از یک هسته بار مثبت تشکیل شده اند که توسط یک یا چند الکترون بار منفی احاطه شده اند. وقتی یک الکترون در اتم انرژی بالایی داشته باشد ، می تواند با دو فرآیند شناخته شده انرژی آن را کاهش دهد: در فرآیند اول انرژی به صورت یک کوانتوم نور (یک فوتون) آزاد می شود و سایر الکترون ها تحت تأثیر قرار نمی گیرند. . احتمال دوم فرآیند Auger است ، جایی که انرژی زیاد الکترون به همه انرژی آن به سایر الکترونهای اتم. این اثر در سال ۱۹۲۲ توسط لیز میتنر و پیر ویکتور اوگر کشف شد.

بینش جدیدی در مورد سطح انرژی در نقاط کوانتومی
را تیره کنید نمایش شماتیک یک اکسیتون باردار ، یعنی یک حالت برانگیخته متشکل از دو الکترون و یک سوراخ در یک نقطه کوانتومی

حدود یک دهه بعد ، سومین احتمال توسط فیزیکدان فلیکس بلوخ شرح داده شده است: در فرآیند به اصطلاح تابشی اوگر ، الکترون تحریک شده با انتقال آن به هر دو ، یک کوانتوم نور و یک الکترون دیگر ، انرژی خود را کاهش می دهد. اتم یک نقطه کوانتومی نیمه هادی از بسیاری جهات به یک اتم شباهت دارد. با این حال ، برای نقاط کوانتومی ، روند تشعشعی تابشی تاکنون فقط از لحاظ نظری پیش بینی شده بود. اکنون ، مشاهدات تجربی توسط محققان بازل بدست آمده است. دکتر ماتیاس لوبل و پروفسور ریچارد واربرتون ، محققان مستقر در بازل ، به همراه همکاران خود از بوخوم و کپنهاگ ، روند تابش اوگر را فقط در یک فوتون و یک الکترون اوگر مشاهده کرده اند. برای اولین بار ، محققان ارتباط بین فرآیند Auger تابشی و اپتیک کوانتوم را نشان دادند. آنها نشان می دهند که اندازه گیری های اپتیک کوانتوم با تابش تابشی Auger می تواند به عنوان ابزاری برای بررسی پویایی الکترون منفرد استفاده شود.

کاربردهای نقاط کوانتومی

با استفاده از اثر تابشی اوگر ، دانشمندان همچنین می توانند ساختار مقادیر انرژی مکانیکی کوانتومی را که به تک الکترون در نقطه کوانتوم. تاکنون ، این فقط به صورت غیر مستقیم از طریق محاسبات در ترکیب با روش های نوری امکان پذیر بود. اکنون اثبات مستقیم به دست آمده است. این به درک بهتر سیستم مکانیکی کوانتوم کمک می کند.

برای یافتن نقطه های کوانتومی ایده آل برای کاربردهای مختلف ، باید به سوالاتی مانند موارد زیر پاسخ داده شود: الکترون در حالت تحریک انرژی چه مدت باقی می ماند؟ چه سطحهایی از سطح انرژی یک نقطه کوانتومی را تشکیل می دهند؟ و چگونه می توان با استفاده از فرآیندهای تولید بر این تأثیر گذاشت؟

نقاط مختلف کوانتومی در محیط های پایدار

این گروه تأثیر نه تنها در نقاط کوانتومی در نیمه رساناهای آرسنید ایندیم را مشاهده کردند. تیم بوخوم از دکتر جولیان ریتزمن ، دکتر آرن لودویگ و پروفسور آندریاس ویک نیز موفق به تولید یک نقطه کوانتومی از نیمه هادی گالیم آرسنید شدند. در هر دو سیستم ماده ، تیم بوخوم به محیط بسیار پایدار نقطه کوانتومی دست یافته اند ، که برای فرآیند تابش اوگر تعیین کننده است. برای سالهای زیادی ، گروه در Ruhr-Universität Bochum در حال کار بر روی شرایط بهینه برای نقاط کوانتومی .

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا