بینش های جدید به سطح انرژی در نقاط کوانتومی

محققان از بازل بوخوم و کپنهاگ به دست آورده اند بینش های جدید به انرژی متحده از نقاط کوانتومی. آنها نانوساختارهای نیمه هادی و امیدوار کننده بلوک های ساختمان برای ارتباطات کوانتومی. با آزمایش های خود را به دانشمندان انرژی خاصی انتقال در نقاط کوانتومی که قبلا تنها پیش بینی شده از لحاظ نظری: به اصطلاح تابشی دیلم روند. خود را برای تحقیقات محققان در بازل و کپنهاگ استفاده می شود نمونه خاص است که این تیم از صندلی های کاربردی فیزیک حالت جامد در Ruhr-Universität Bochum, تا به حال تولید شده است. این گزارش محققان نتایج خود را در مجله Nature Nanotechnologyمنتشر شده در 15 ژوئن سال 2020 است.

به منظور ایجاد یک نقطه کوانتومی به بوخوم محققان با استفاده از خود-سازماندهی فرآیندهای در رشد بلور. در فرایند تولید آنها میلیاردها نانومتر اندازه کریستال برای مثال ایندیم arsenide. در این آنها می توانند دام اتهام حمل مانند یک تک الکترون. این سازه جالب است کوانتومی ارتباطات زیرا می تواند اطلاعات کد گذاری شده با کمک هزینه حامل چرخد. برای این برنامه نویسی لازم است که قادر به دستکاری و خواندن چرخش از خارج است. در بازخوانی اطلاعات کوانتومی می تواند غریزی به قطبش یک فوتون به عنوان مثال. این پس از آن حمل اطلاعات بیشتر در سرعت نور و می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای انتقال اطلاعات کوانتومی.

این است که چرا دانشمندان علاقه مند هستند برای مثال دقیقا چه اتفاقی می افتد در نقطه کوانتومی زمانی که انرژی تابش از خارج بر روی مصنوعی اتم.

اتم تشکیل شده از یک شارژ مثبت هسته است که احاطه شده توسط یک یا چند الکترون های شارژ شده منفی. زمانی که یک الکترون در اتم دارای یک انرژی بالا را کاهش می دهد انرژی خود را توسط دو شناخته شده در فرآیندهای: در فرآیند انرژی منتشر شده است در قالب یک واحد کوانتومی نور (یک فوتون) و دیگر الکترون بی پیرایه هستند. احتمال دوم این است که یک مته فرایند که در آن انرژی الکترون می دهد تمام انرژی خود را به الکترون دیگر در اتم. این اثر کشف شد و در سال 1922 توسط Lise Meitner و پیر ویکتور دیلم.

حدود یک دهه بعد سوم امکان شده است از لحاظ تئوری توضیح داده شده توسط فیزیکدان Felix Bloch: در اصطلاح تابشی دیلم فرایند هیجان زده الکترون کاهش انرژی خود را با انتقال آن به هر دو نور کوانتومی و دیگر الکترون در اتم. یک نیمه هادی نقطه کوانتومی شبیه یک اتم در بسیاری از جنبه های. اما برای نقاط کوانتومی این تابشی دیلم روند تا به حال تنها به لحاظ نظری پیش بینی شده است. در حال حاضر مشاهدات تجربی به دست آمده است توسط محققان از بازل. همراه با همکاران خود را از بوخوم و کپنهاگ بازل مبتنی بر محققان دکتر ماتیاس Löbl و پروفسور ریچارد Warburton را مشاهده تابشی دیلم روند در حد فقط یک تک فوتون و الکترون اوژه. برای اولین بار محققان نشان داد ارتباط بین تابشی دیلم روند و کوانتوم اپتیک. آنها نشان می دهد که کوانتوم اپتیک و اندازه گیری با تابشی دیلم انتشار می تواند به عنوان یک ابزار برای بررسی پویایی تک الکترون.

با استفاده از تابش دیلم اثر دانشمندان همچنین می توانید دقیقا تعیین ساختار مکانیک کوانتومی سطح انرژی در دسترس را به یک تک الکترون در نقطه کوانتومی. تا به حال این فقط ممکن است به طور غیر مستقیم از طریق محاسبات در ترکیب با روشهای نوری. در حال حاضر اثبات مستقیم به دست آمده است. این کمک می کند تا به درک بهتر مکانیک کوانتومی سیستم.

به منظور پیدا کردن ایده آل نقاط کوانتومی برای کاربردهای مختلف از جمله سوالات زیر باید پاسخ داده شود: چه مدت یک الکترون باقی می ماند در انرژی حالت هیجان زده? چه در سطح انرژی به شکل یک نقطه کوانتومی? و چگونه می توان این تاثیر با استفاده از فرآیندهای تولید?

این گروه مشاهده این اثر نه تنها در نقاط کوانتومی در ایندیم arsenide نیمه هادی ها. این تیم بوخوم دکتر جولیان Ritzmann دکتر آرن لودویگ و استاد Andreas Wieck همچنین موفق به تولید یک نقطه کوانتومی از نیمه هادی gallium arsenide. در هر دو مواد سیستم این تیم از بوخوم به دست آورد بسیار پایدار اطراف نقطه کوانتومی است که تعیین شده است برای صنعت خودرو دیلم روند. برای سال های بسیاری در حال حاضر این گروه در Ruhr-Universität Bochum کار کرده است در این شرایط مطلوب برای پایدار نقاط کوانتومی.

###

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.