超吸附可以在简单的纳米结构中实现和持续

时间：2021-10-02 15:24:57 来源：

由环吸收的光子引起了截匙激子;理想情况下，环保持特定的激子种群，以实现增强的吸收。结合合适的电荷传感器（例如，量子点接触），这使得光子感测。我们还模拟了光子收割的应用，其中新创建的激子从环转移到中心核心吸收器，然后是一个不可逆的过程（例如，单向转移到强耦合链）到将激子转换为的中心储存能量。

牛津大学的研究建立了通过在高兴奋状态下以高励磁捕获到非辐射通道的同时在某些简单的纳米结构中实现和维持超吸附。该效果提供了一类新的量子纳米技术的前景，能够比目前可能的速度更快地吸收光线。

'Superradiance'是一种现象，其中一组与能量行为共同行动的原子，以释放比物理学家所熟知的更强烈的光脉冲。理论上，可以逆转效果以创建一种在浅色高效绘制的设备。这可能是从数码相机到太阳能电池的设备的革命性。但是存在问题：当原子已经50％充电时，这种量子效应的优点是最强的 - 然后系统宁可将其能量释放回到光线而不是吸收更多。

现在，由牛津大学领导的团队理论认为它已经发现解决这个看似基本问题的解决方案。部分答案来自生物学。“我受到启发研究环分子，因为它们是在光合作用中使用的植物从太阳中提取能量的东西，”牛津大学材料部门的基尔兰希金斯表示，领导了这项工作。“我们被发现的是我们应该能够超越大自然的成就，并创造一个'Quantum超级吸引者'。

该研究的报告在自然通信中公布。

在新设计的核心，是一种分子环，其通过激光脉冲充电至50％，以达到理想的超吸收状态。“现在我们需要将其保留在那条件下，”凯恩斯的指出。为此，团队提出利用环结构的关键特性：每次吸收光子时，它会接受稍高的能量的光子。充电设备就像爬上梯子越来越多地间隔的梯子。

“让我们说它首先吸收来自激光的红光，”Kieran说，一旦收取50％，它现在就具有对黄色光子的胃口，这是更高的能量。我们希望它吸收新的黄色光子，但不能发出储存的红色光子。这可以通过将设备嵌入到抑制红灯的特殊晶体中来实现：它使环更难以释放其现有能量，因此在50％的充电状态下捕获它。

设计的最终成分是分子'电线'，其脱离新吸收光子的能量。“如果您建立了一个能力为100个能量单位的系统，那么这个想法将”半充电“它为50个单位，然后电线将”收获“每个单元超过50，”Kieran说。“它就像管道中的溢流管 - 它被设计为将能量水平降至50，但没有较低。这意味着当它暴露于明亮的源时，该装置可以在快速连续中处理许多光子的吸收，但在黑暗中，它将简单地坐在超吸收状态下，并有效地抓住任何罕见的通过光子。

“最终，以高效的方式收获阳光可能会使用基于我们的设计的超吸收系统，但更直接的应用程序将建立一个极其敏感的光传感器，可以构成新的相机技术的基础，”西蒙教授本报告的共同作者本杰明解释说。“利用我们超吸收环的功率的相机传感器具有很大的时间和空间分辨率。它可以为相机技术铺平，这将超过人眼的能力在黑暗条件下和明亮的阳光下显然看到。

研究团队包括来自圣安德鲁大学新加坡国立大学的牛津大学的科学家，以及昆士兰大学。该工作得到了英国工程和物理科学研究委员会（EPSRC）的支持。题为“通过量子工程吸附光吸附光的研究报告”在自然通信中公布。

出版物：K. D. B.Higgins等，“光消耗光通过量子工程，”自然通信5，物品编号：4705; DOI：10.1038 / ncomms5705

研究报告的PDF副本：通过量子工程吸附光

图像：K. D. B. Higgins等人。自然通讯

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