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研究人员将两种材料的激动状态与新的量子机械状态相结合

时间：2021-09-29 18:24:58 来源：

在光学腔中 - 衬有镜子的灯丝 - 研究人员使用了光与两个不同材料的量子机械状态一起结合在一起。结果可以有一天能够实现更强大，高效的太阳能电池和照明解决方案。图片来源：Tal Galfsky，Cuny

一支研究人员团队已经采取了两种主要不同材料的激发态，并将它们融入了一种共享其最佳特性的新量子机械状态。

Ann Arbor - 就像一个连接两个摇摆的弹簧一样，光可以充当光子胶水，其粘合在一起两个巨大不同的材料的量子力学性能。

效果可以利用来自每种材料的最有用的特征，用于混合太阳能电池和高效照明等应用。

密歇根大学和皇后学院大学研究人员，纽约大学皇家学院，用光在光学腔中的有机和无机半导体之间产生了联系 - 镜面衬里的纳米透视灯丝约1 / 1,000的头发的宽度。

半导体是通过添加杂质来调节电导率的材料，所述杂质称为掺杂剂原子。它们用于所有电子设备，包括手机和笔记本电脑，以及太阳能电池和发光二极管。

有机半导体由不一定来自生物源的富含碳的化合物制成，但类似于它们。他们比硅等无机对应物更新到市场。但他们在智能手机显示器和房间照明中找到了广泛的应用。有机物体持有希望灵活且廉价，甚至可以部署在大型塑料卷上。

“我们所做的两个主要不同材料的兴奋状态并将它们结合成一个新的量子力学状态，分享了他们最好的物业，”物理和材料科学教授以及威廉古尔德大学教授斯蒂芬Forrest说电气工程。

Vinod Menon表示，这种新状态展示了在光学切换中的更强的光吸收和可能增强的“非线性”光学性能，称Queens学院物理学副教授Vinod Menon表示。

“开发工程的非线性光学材料，具有超越自然所发生的材料的性质对于开发依赖于光量的下一代光子技术，”Menon表示是重要的。““例如，可以开发一种光开关，该光开关使用一个光子接通或关闭第二光子的路径。这基本上是一个调节光的光开关，一次一个光子 - 一个重要的量子通信和计算的重要构件块。“

为了展示效果，研究人员从氧化物无机半导体 - 氧化锌开始 - 并将其变成纳米线。然后它们用有机材料 - 萘四羧酸二酐或NTCDA括起来。

“我们选择这两种材料，因为他们的激发态会处于几乎相同的能量。也就是说，它们彼此共鸣。然后，我们将它们夹在两个镜子之间以形成捕获光子的光学腔，也在与激发态相同的能量，“Forrest说。

“结果是作为光子，无机半导体的激发状态和有机半导体中的激发态的组合的第三，独特的量子状态。这听起来很难。“

他将施工与春天连接的两个秋千。这种情况下的波动是激子，或电子吸引力的电子孔对。电子是带负电的亚杀剂颗粒和在这种情况下的“孔”是没有电子的不存在。在半导体材料中，一个孔带有正电荷。

在光学腔中，光子基本上“胶水”将所有这些量子机械状态一起形成，形成一个称为极性筋的独特且潜在有用的新状态，其可以将能够从一种材料转移到另一个材料，所以。

“在那个新的州是他们的魔力，”他说。“用于太阳能转换，发光和光学切换只是可以受益的应用程序的一些例子。

这项研究标题为“在强根耦合的微腔中的”更新激子的室温Frenkel-Wannier-Mott杂交“。”领导实验的研究生是Michael Slootsky，U-M的物理和工程博士生，小泽刘·卢比·卢比博士生。本文发表在当前的物理审查信件中。该研究由国家科学基金会研究部门资助。

出版物：Michael Slootsky等，等，“室温Frenkel-Wannier-Mott杂交在强根耦合的微腔中的退化激子”，“物理”。莱特牧师112,076401,2014; DOI：10.1103 / physrevlett.112.076401

图像：Tal Galfsky，Cuny


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