استفاده از سحر و جادو زاویه' twistronics به دستکاری جریان نور

موناش محققان بخشی از یک همکاری بین المللی استفاده از 'twistronics مفاهیم (علم لایه بندی و چرخاندن 2D مواد برای کنترل خواص الکتریکی) به دستکاری جریان نور در راه است.

نتايج امروز منتشر شده در مجله طبیعتنگه داشتن وعده برای جهش و پیشرفت در انواع نور-رانده فن آوری از جمله نانو تصویربرداری دستگاه; بالا-سرعت پایین-انرژی نوری کامپیوتر; و حسگرهای.

این نرم افزار برای اولین بار از Moire فیزیک و twistronics به نور مبتنی بر فن آوری های فوتونیک و polaritonics باز فرصت منحصر به فرد برای فوتونی پراکندگی مهندسی و قوی کنترل از polaritons در 2D مواد.

این تیم با الهام از های اخیر کشف ابررسانایی در یک جفت از انباشته گرافن لایه شد که چرخش به "سحر و جادو پیچ و تاب و زاویه' از 1.1 درجه است.

در این انباشته منحرف پیکربندی الکترون جریان با مقاومت در حالی که به طور جداگانه هر یک از این دو گرافن لایه ها را نشان می دهد هیچ ویژه خواص الکتریکی.

این کشف نشان داده است که چگونه کنترل دقیق تقارن چرخشی می تواند پرده غیر منتظره مواد پاسخ.

تیم تحقیقاتی به رهبری آندریا Alù در پیشرفته علوم و تحقیقات در مرکز تحصیلات تکمیلی مرکز CUNY, Cheng-Wei کیو در دانشگاه ملی سنگاپور و Qiaoliang بائو که قبلا در دانشگاه موناش است.

این تیم کشف کرد که یک مشابه اصل را می توان به دستکاری نور در بسیار از راه های غیر معمول. در یک چرخش خاص زاویه بین دو لایه های نازک از مولیبدن تری اکسید محققان قادر به جلوگیری از پراش نوری و فعال قوی و انتشار نور در یک محکم پرتو متمرکز شده در طول موج مورد نظر.

به طور معمول, نور, تابش از امیتر قرار داده شده بیش از یک سطح صاف و گسترش دور در محافل بسیار شبیه امواج هیجان زده شده توسط یک سنگ که می افتد به یک برکه. در آزمایش های محققان روی هم چیده دو ورق نازک از مولیبدن تری اکسید و چرخش یکی از لایه ها با توجه به دیگر. وقتی مواد هیجان زده بودند با کوچک نوری امیتر آنها مشاهده شده به طور گسترده ای قابل کنترل امواج نور بر روی سطح به عنوان چرخش زاویه متفاوت بود. به طور خاص آنها نشان داد که در فوتونی 'جادویی پیچ و تاب و زاویه' پیکربندی bilayer پشتیبانی قوی پراش-رایگان انتشار نور در محکم متمرکز کانال پرتوهای بیش از یک طیف گسترده ای از طول موج.

"در حالی که فوتون - کوانتوم نور - بسیار متفاوت خواص فیزیکی از الکترون های ما شده اند شیفته در حال ظهور کشف twistronics شده اند و شاید اگر پیچیده دو بعدی مواد نیز ممکن است ارائه حمل و نقل غیر معمول خواص نور به نفع فوتون های مبتنی بر فن آوری" گفت: Andrea Alù.

"به پرده این پدیده ما با استفاده از لایه نازک تری اکسید مولیبدن. انباشته دو از این لایه در بالای هر یک از دیگر و خود را کنترل چرخش نسبی ما شاهد نمایشی, کنترل نور هدایت خواص. در فوتونی سحر و جادو زاویه نور نمی انکسار نور و این کاربران بسیار محدود در امتداد خطوط مستقیم. این است ایده آل از ویژگی های علم و فن آوری های فوتونی."

"ما آزمایش شد و فراتر از انتظارات ما گفت:" دکتر Qingdong Ou که منجر تجربی جزء از تحصیل در دانشگاه موناش است. "انباشته" با یک پیچ و تاب و دو نازک سنگ طبیعی 2D مواد ما می تواند دستکاری نور مادون قرمز انتشار بیشتر intriguingly در یک بسیار collimated سبک."

"مطالعه ما نشان می دهد که twistronics برای فوتون می تواند باز واقعا فرصت های هیجان انگیز برای نور های مبتنی بر فن آوری و ما هیجان زده به ادامه کاوش در این فرصت" گفت: دانشگاه ملی سنگاپور دانشجوی کارشناسی ارشد Guangwei Hu که رهبری نظری جزء.

"پس ما قبلی کشف منتشر شده در طبیعت در سال 2018 ما در بر داشت که دو van der Waals نیمه هادی مانند α-MoO3 و V2O5 نشان دهنده در حال ظهور خانواده از مواد حمایت از عجیب و غریب polaritonic رفتارهای" گفت: یک/پروفسور Qiaoliang بائو "این طبیعی به دنیا هذلولی مواد پیشنهاد بی سابقه پلت فرم برای کنترل جریان انرژی در مقياس نانو."

رمان الکترونیکی خواص در 'منحرف' ورق گرافن برای اولین بار پیش بینی شده توسط دانشگاه ملی سنگاپور استاد (و ناوگان شریک محقق) آنتونیو کاسترو نتو در سال 2007 و "سحر و جادو زاویه' از 1.1 درجه بود theorised توسط ناوگان PI (دانشگاه تگزاس در Austin) در سال 2011.

ابررسانایی در پیچ گرافن شد و تجربی نشان داده شده توسط پابلو Jarillo-Herrero (MIT) در سال 2018 است.

Topological polaritons و فوتونی سحر و جادو در زوایای پیچیده α-MoO3 دو لایه شد منتشر شده در طبیعت امروز, 11 ژوئن 2020 (DOI 10.1038/s41586-020-2359-9 ).

و همچنین به عنوان پشتیبانی از شورای پژوهش استرالیا, پشتیبانی نیز ارائه شده توسط نیروی هوایی ایالات متحده از پژوهش های علمی >Vannevar Bush مشارکت دفتر تحقیقات نیروی دریایی و بنیاد ملی علوم و همچنین سنگاپور آژانس علم و فناوری و پژوهش (A*STAR) و چین ملی علوم طبیعی پایه و اساس است.

لایه بندی و چرخاندن 2D مواد انجام شد در دانشگاه موناش (وزارت علوم و مهندسی مواد) در حالی که topological polaritons مشاهده شد و مشخص در ملبورن مرکز Nanofabrication (MCN), ویکتوریا گره از ملی استرالیا ساخت تاسیسات (ANFF).

تجربی فیزیکدان Dr Qingdong Ou محقق در حال حاضر مشغول به کار با پروفسور مایکل Fuhrer در دانشگاه موناش به مطالعه نانو-دستگاه ساخت مبتنی بر 2D مواد در داخل ناوگان را قادر می سازد فن آوری B.

Qingdong به دنبال به حداقل رساندن تلفات انرژی در نور-توجه به فعل و انفعالات با هدف تحقق بخشیدن فوق العاده کم مصرف انرژی در 2D-مواد مبتنی بر فوتونيک و اپتوالکترونيک دستگاه. او همچنین مطالعات بسیار محدود و کم از دست دادن polaritons در 2D با استفاده از مواد نزدیکی میدان نوری نانو تصویربرداری در ناوگان تحقیقات تم 2.

ناوگان استرالیا است شورای پژوهشی مرکز تعالی در حال توسعه نسل جدیدی از ultra-low energy الکترونیک.

###

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.