Fizycy uchwycili polarytony w „skrzynce kwantowej”

Kluczem do stworzenia skrzynki kwantowej było zastosowanie „małego” dwuwymiarowego materiału (dwusiarczan

wolfram) na szczycie dużej heterostruktury zawierającej ten sam materiał. Naukowcy zbadali więc i porównali właściwości polarytonów uchwyconych w pudełku i swobodnie poruszających się.

Fizycy byli w stanie wykazać, że polarytony,które powstają gdziekolwiek poza skrzynką kwantową, mogą przemieszczać się przez wiele mikrometrów, zatrzymywać się i gromadzić w jej wnętrzu.” Odkrycie zapewni ultra-energooszczędne i wysokowydajne technologie na przyszłość.

Polarytony ekscytonowe stanowią obiecującą platformę dla przyszłej elektroniki o ultraniskim zużyciu energii. Chodzi o to, że w całkowicie spójnym stanie kwantowym mogą płynąć bez utraty energii.

Nowe atomowo cienkie półprzewodniki dwuwymiarowe(atomowo cienkie półprzewodniki, TMDC) są obiecującymi kandydatami na przyszłe technologie, ponieważ ekscytony w takich materiałach są stabilne w temperaturze pokojowej. Działanie w takich warunkach jest ważne w każdej realnej alternatywnej technologii małej mocy, aby energia potrzebna do przechłodzenia urządzenia była opłacalna.

Problem w tym, że transfer bez rozpraszaniawymaga przejścia fazowego do makroskopowo spójnego stanu kwantowego. Występuje tylko przy bardzo dużych gęstościach cząstek, co jest trudne do osiągnięcia w półprzewodnikach dwuwymiarowych. „Nowa technika umożliwia naukowcom z ANU tworzenie polarytonów o dużej gęstości w inżynierskim «skrzynce kwantowej»” – wyjaśniają naukowcy.

Naukowcy znaleźli nowy sposób tworzenia„skrzynkę kwantową” mechanicznie, bez konieczności stosowania maszyn do nanoprodukcji, które wystawiają delikatne materiały 2D na działanie gorących i ściernych cząstek.

Obraz mikroskopowy przedstawiający mniejszą warstwę WS₂ na wierzchu większej warstwy WS₂ oddzielonej Ga₂O₃. Zdjęcie: FLOTA

Umieścili „małą” monowarstwę TMDCdwusiarczek wolframu (WS₂) na wierzchu „dużej” monowarstwy WS₂ oddzielonej ultracienkim szkłem Ga₂O₃, wewnątrz lustrzanej mikrownęki. W takim urządzeniu ekscytony w dwuwymiarowym półprzewodniku mogą silnie oddziaływać ze światłem ograniczonym, tworząc polarytony ekscytonowe (często nazywane po prostu „polarytonami”).

Czytaj więcej:

Na „podwórku” Ziemi znaleziono potworną czarną dziurę: jest bardzo blisko naszej planety

NASA ujawniła pochodzenie Haumei - najbardziej tajemniczej planety w Układzie Słonecznym

Webb sfotografował Filary Stworzenia. Porównaj, jak Hubble strzelał do nich wcześniej