JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Tutkimukset valon ja aineen vuorovaikutuksista voi johtaa parempiin elektroniikka- ja optoelektronisiin laitteisiin. Rensselaerin apulaisprofessori Sufei Shin tutkimusjulkaisu lisää ymmärrystä siitä, miten valo toimii vuorovaikutuksessa atomisen ohuen puolijohteen kanssa ja luo ainutlaatuisia monimutkaisia eksitonisia hiukkasia eli useita elektroneja ja aukkoja, jotka ovat vahvasti sidoksissa toisiinsa.

Näillä hiukkasilla on uusi kvanttitason vapausaste, nimeltään "laakso-spin". Laakson spin on samanlainen kuin elektronien spin, jota käytetään laajasti informaation tallentamiseen kiintolevyssä mutta on myös lupaava ehdokas kvanttilaskennalle.

Tutkimustulokset voivat johtaa uusiin sovelluksiin elektronisissa ja optoelektronisissa laitteissa, kuten aurinkoenergian keruussa, uudenlaisissa lasereissa ja kvanttitunnistuksessa.

Shin tutkimus keskittyy pieniulotteisiin kvanttimateriaaleihin ja niiden kvanttiefekteihin ja erityisesti materiaaleihin, joilla on voimakas valon ja aineen välinen vuorovaikutus. Näihin materiaaleihin kuuluvat grafeeni, TMD- eli siirtymämetallikalkogeenejä, kuten volframi-diselenidi (WSe2) ja topologiset eristeet.

Esimerkiksi ohuilla TMD-puolijohteilla on erinomaiset optiset ja optoelektroniset ominaisuudet. Optinen viritys kaksiulotteisissa TMD-materiaaleissa tuottaa vahvasti sitoutuneen elektroniaukkoparin eli eksitonin, eikä vapaasti liikkuvia elektroneja ja aukkoja kuten perinteisissä bulkkipuolijohteissa.

Tämä johtuu jättimäisestä sidosenergiasta yksikerroksisissa TMD:ssä, mikä on suuruusluokkaa suurempi kuin perinteisissä puolijohteissa. Tämän seurauksena eksitoni voi selviytyä huonelämpötilassa ja sitä voidaan näin ollen käyttää eksitonisten laitteiden sovelluksiin.

Kun eksitonien tiheys kasvaa, useampia elektroneja ja aukkoja yhdistyy yhteen muodostaen neljän ja jopa viiden hiukkasen eksitonikomplekseja. Käsitys niistä tuottaa paitsi perustavan ymmärryksen valon ja aineen vuorovaikutuksesta kaksiulotteisissa, mutta se johtaa myös uusiin sovelluksiin, koska monen hiukkasen eksitonikompleksit ylläpitävät laakso-spin ominaisuuksia paremmin kuin eksitonit.

- Ensimmäistä kertaa olemme nyt paljastaneet todellisen bieksitonisen tilan, ainutlaatuisen neljän hiukkasen kompleksin, joka reagoi valoon. Kuvasimme myös varautuneen bieksitonin eli viiden partikkelikompleksin luonteen, toteaa Shi.

Tutkimuksen tulokset voisivat johtaa vankkaan monihiukkasiseen optiseen fysiikkaan ja kuvailemaan mahdollisia uudenlaisia sovelluksia, jotka perustuvat 2D-puolijohteisiin, toteaa Shi yliopistonsa tiedotteessa.

Veijo Hänninen
Nanobittejä 17.10.2018

 
 

Pelottaako kuvien varmuuskopiointi verkkoon? Harkitse omaa pilveä

Viime vuonna otettiin huikeat 1,2 biljoonaa eli 1200 miljardia digitaalista valokuvaa1, joista noin 85 prosenttia älypuhelimilla. Kuvat säilyttävät muistojamme, jotta voimme palata myöhemmin niihin hetkiin, jotka muovaavat elämäämme ja kertovat tarinoitamme perheellemme ja ystävillemme. Puhelimen kadottaminen saattaa kuitenkin tarkoittaa myös näiden arvokkaiden muistojen hukkaamista. Niinpä on ehdottoman tärkeää varmistaa, että niistä on varmuuskopio.

Lue lisää...

Mitä IoT-rauta vaatii?

Pärjätäkseen IoT-markinoilla laitevalmistajien täytyy oppia innovoimaan nopeammin. IoT-sovelluksien kirjo on loppumaton ja menestyvät yritykset antavat kehittäjilleen mahdollisuuden jatkuvasti tunnistaa ja toteuttaa uusia ja yhä hyödyllisempiä tapoja valjastaa käyttöön antureita, monitoroida erityyppistä dataa ja ohjata laitteiden ekosysteemejä.

Lue lisää...
 
ETN_fi Viranomaisverkko Virveen tulee mobiililaajakaista ensi vuonna. Kumppanioperaattorikin selviää kilpailutuksessa v. 2… https://t.co/TtNorpIQy2
ETN_fi Ensimmäinen AVR-pohjainen Arduino-kortti. Lisätietoja Mouserilta. https://t.co/7yazvkOkV1
ETN_fi Nokialle 2+ mrd euron sopimukset kiinalaisoperaattorien kanssa. https://t.co/LJ6OPq0kb7
ETN_fi Mercedes voittaa jatkossa F1- ja sähköformulakisoja On Semin tehonhallintatekniikalla. VB77 for WDC in 2019! https://t.co/EjpdlTQwop
ETN_fi Beneq's transparent Lumineq matrix displays just got a lot bigger. See https://t.co/FDvZwrVGId
 
 

ny template