เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง สถานะควอนตัมที่แปลกใหม่สามารถสร้างเลเซอร์ที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยมีมา

เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง นักฟิสิกส์ได้ก้าวไปสู่การตระหนักถึงเลเซอร์โซลิดสเตตที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยมีมาโดยการสร้างสถานะควอนตัมแปลกใหม่ที่เรียกว่าคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ (BEC) ในอนุภาคกึ่งอนุภาคซึ่งประกอบด้วยสสารและแสง แม้ว่าจนถึงตอนนี้จะสังเกตเห็นผลกระทบได้เฉพาะในอุณหภูมิที่เย็นจัดในผลึกโมลิบดีนัมไดเซเลไนด์ (MoSe 2 ที่บางอะตอม ) แต่ก็อาจเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิห้องในวัสดุอื่นๆ

เมื่ออนุภาคถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ 

พวกมันจะก่อตัวเป็น BEC ซึ่งเป็นสถานะของสสารที่อนุภาคทั้งหมดอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันและทำงานพร้อมกันเหมือนซุปเปอร์ฟลูอิด BEC ที่ประกอบด้วยอนุภาคนับหมื่นจึงมีพฤติกรรมราวกับว่ามันเป็นอนุภาคควอนตัมขนาดยักษ์เพียงตัวเดียว

ทีมนักวิจัยนานาชาตินำโดยCarlos Anton-Solanas และ Christian Schneider จากมหาวิทยาลัย Oldenburg ประเทศเยอรมนี Sven Höfling จาก University of Würzburg ประเทศเยอรมนี ; Sefaattin Tongay จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนา สหรัฐอเมริกา ; และAlexey Kavokin จากมหาวิทยาลัย Westlake ในประเทศจีนได้สร้าง BEC จากอนุภาคควอซิเพิลที่รู้จักกันในชื่อ exciton-polaritons ในผลึกที่บางเป็นอะตอม quasiparticles เหล่านี้เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นในของแข็งจับคู่กับโฟตอนอย่างแรง

อุปกรณ์ที่สามารถควบคุมสถานะสสารแสงแบบใหม่

เหล่านี้ถือได้ว่าเป็นเทคโนโลยีที่ก้าวกระโดดเมื่อเทียบกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน” Anton-Solanas ผู้ซึ่งอยู่ในกลุ่มวัสดุควอนตัมที่Oldenburg’s Institute of Physicsอธิบาย “วงจรออปโตอิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าว ซึ่งทำงานโดยใช้แสงแทนกระแสไฟฟ้า สามารถประมวลผลข้อมูลได้ดีกว่าและเร็วกว่าโปรเซสเซอร์ในปัจจุบัน”

Anton-Solanas, Schneider และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาผลึกของ MoSe 2ที่มีความหนาเพียงชั้นอะตอมเดียว MoSe 2อยู่ในตระกูลของวัสดุที่เรียกว่าไดคัลโคเจไนด์โลหะทรานซิชัน (TMDCs) ในรูปแบบที่เทอะทะ วัสดุเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นสารกึ่งตัวนำช่องว่างแถบแถบทางอ้อม แต่เมื่อลดขนาดลงจนเหลือความหนาชั้นเดียว วัสดุเหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นสารกึ่งตัวนำช่องว่างแถบแถบโดยตรง ซึ่งสามารถดูดซับและเปล่งแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในการทดลอง นักวิจัยได้ประกอบแผ่น MoSe 2ที่มีความหนาน้อยกว่านาโนเมตรและประกบระหว่างชั้นของซิลิกอนไดออกไซด์และไททาเนียมไดออกไซด์ (SiO 2 / TiO 2 ) ที่สะท้อนแสงเหมือนกระจก โครงสร้างที่ได้นั้นเรียกว่าโพรงขนาดเล็กและทำหน้าที่เหมือนกรงสำหรับแสง “มันเหมือนกับการกักเก็บวัสดุที่เปล่งแสงไว้ในห้องที่เต็มไปด้วยกระจกและกระจกเท่านั้น” Tongay บอกกับPhysics World “แสงสะท้อนจากกระจกเหล่านี้และถูกดูดซับโดยวัสดุไปมา”

การปล่อยแสงเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน

ทีมงานทำให้ระบบเย็นลงเป็น 4K และกระตุ้นด้วยแสงเลเซอร์สั้นๆ เพื่อสร้าง exciton ใน MoSe 2 สารกระตุ้น เหล่านี้ควบคู่ไปกับแสงในโพรงขนาดเล็กเพื่อสร้าง exciton-polaritons นักวิจัยสังเกตเห็นการเปล่งแสงที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันจากตัวอย่างที่อยู่เหนือระดับความเข้มของแสงเลเซอร์ที่กำหนดโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าสเปกโตรสโคปีไมโครโฟโตลูมิเนสเซนซ์ที่แก้ไขด้วยโมเมนตัม นักวิจัยกล่าวว่าสิ่งนี้เมื่อรวมกับการสร้างขอบรบกวนจากการปล่อยแสงโพลาริตันบ่งชี้ว่า BEC ถูกสร้างขึ้นจาก exciton-polaritons

“ในทางทฤษฎีแล้ว ปรากฏการณ์นี้สามารถนำมาใช้เพื่อสร้างแหล่งกำเนิดแสงที่เชื่อมโยงกันโดยอาศัยอะตอมเพียงชั้นเดียว” Anton-Solanas กล่าว “นี่หมายความว่าเราได้สร้างเลเซอร์โซลิดสเตตที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้” นักวิจัยที่รายงานผลงานของพวกเขาในNature Materialsมั่นใจว่าผลกระทบนี้สามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิห้องในวัสดุที่ออกจากภายนอกอื่น ๆ เช่น TMDCs ที่ใช้ทังสเตนหรือวัสดุอินทรีย์ที่มีส่วนผสมของเฮไลด์ ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้ประโยชน์ในการใช้งานจริงได้ ด้วยเหตุนี้ พวกเขาจึงกำลังมองหาลายเซ็นของการควบแน่นโดยศึกษาคุณสมบัติการรบกวนของโพลาริทันทังสเตนไดเซเลไนด์ที่อุณหภูมิห้อง

การทดลองที่สร้างแรงกดดันอย่างมากมักจะแบ่งออกเป็นสองประเภท: แบบสถิตและไดนามิก การทดลองแบบสถิตมักจะเกี่ยวข้องกับเซลล์ทั่งเพชร ซึ่งจะบีบอัดตัวอย่างขนาดเฟมโตลิตรระหว่างปลายเพชรแข็งสำหรับช่วงเวลาที่ไม่มีกำหนด ทั่งเพชรกำลังเข้าใกล้แรงกดดันเทราปาสกาล แต่การทดลองแบบไดนามิกสามารถบรรลุแรงกดดันได้สูงถึง 50 TPa การทดลองเหล่านี้จะบีบอัดตัวอย่างที่มีขนาดใหญ่กว่าและมีขนาดมิลลิเมตรโดยการขับคลื่นอัดผ่านตัวอย่าง แม้ว่าแรงกดดันที่รุนแรงจะคงอยู่ได้เพียงสองสามนาโนวินาทีเท่านั้น

ด้วยเทคนิคการทดลองที่หลากหลายเช่นนี้ มาตรฐานการสอบเทียบที่แข็งแกร่งจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการรับรองว่าการทดลองอิสระและการศึกษาเชิงทฤษฎีสามารถเปรียบเทียบได้อย่างน่าเชื่อถือ ในการศึกษาของพวกเขา Fratanduono และทีมใช้สิ่งอำนวยความสะดวกสองแห่งเพื่อดำเนินการบีบอัดแบบไดนามิกให้เหลือ 1 TPa สำหรับตัวอย่างทองคำและแพลตตินั่ม ศูนย์จุดระเบิดแห่งชาติที่ LLNI ใช้เลเซอร์เพื่อสร้างแรงกดดันสูงสุด ในขณะที่โรงไฟฟ้าชีพจร Zที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติแซนเดียสร้างแรงกดดันด้วยการควบคุมการปล่อยพลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้จำนวนมากอย่างรวดเร็ว

จากการวัดโดยใช้เทคนิคแต่ละอย่าง นักวิจัยได้กำหนดความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตรในโลหะทั้งสอง แม้จะมีลำดับความสำคัญแตกต่างกันอย่างคร่าวๆ ระหว่างขนาดตัวอย่างและเวลาในการบีบอัดในทั้งสองเทคนิค แต่ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและปริมาตรก็แสดงให้เห็นข้อตกลงที่ชัดเจนระหว่างกัน นอกจากนี้ การวัดใหม่ยังเห็นด้วยกับผลลัพธ์ของการทดลองแบบคงที่ก่อนหน้านี้ที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ทั่งเพชร สิ่งนี้น่าประทับใจเป็นพิเศษ เนื่องจากความแตกต่างของขนาดตัวอย่างและช่วงเวลาในการบีบอัดระหว่างการทดลองแบบสถิตและไดนามิกนั้นครอบคลุมลำดับความสำคัญมากมาย เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง