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

 
 

ETNtv

Watch ECF18 videos

 

Tämän takia Huaweita pelätään

Maailmalla on käynnissä omituinen sota, jossa yhä useammat maat kieltävät kiinalaisten laitevalmistajien laitteiden käytön tulevissa 5G-verkoissa. Mutta miksi amerikkalaiset pelkäävät Huaweita? MIT Technology Review -lehti listaa kuusi syytä.

Lue lisää...

Ajoneuvoista voidaan tehdä tietoturvallisia

Tulevaisuudessa V2I- (vehicle to infrastructure) ja V2V-yhteydet (vehicle to vehicle) saavat rinnalleen V2X-tietoliikenteen (vehicle to everything). Kyse on miljardin dollarin markkinoista, joka kiinnostaa kuluttajaakin yhä enemmän. Yksi tavoite V2X-yhteyksissä on vähentää onnettomuuksia informaation vaihdon avulla.

Lue lisää...

LATEST NEWS

 

NEWSFLASH

 
ETN_fi The next Linux kernel will be called 5.0. See https://t.co/w0D75j9wCI and https://t.co/HkrVCuyfST
ETN_fi Digi-Key arpoi Electronicassa Chevy Camaro V8 -avoauton. Voittajaksi valikoitui regensburgilainen opiskelija Marco.… https://t.co/3P0cNN5wfZ
ETN_fi ams:n 3D-kasvontunnistus tulossa Snapdragonille: ams and Qualcomm Technologies to focus engineering strengths on ac… https://t.co/XpYvAvGEp1
ETN_fi Disobey-hakkeritapahtuma tammikuussa neljättä kertaa Helsingissä https://t.co/pBdYFx7jUr @Disobey_fi
ETN_fi Viranomaisverkko Virveen tulee mobiililaajakaista ensi vuonna. Kumppanioperaattorikin selviää kilpailutuksessa v. 2… https://t.co/TtNorpIQy2