Новое исследование Тель-Авивского университета исследует генерацию и распространение экситонов в 2D-материалах за беспрецедентно малые временные рамки и с чрезвычайно высоким пространственным разрешением. Исследованием руководил проф.
Хаим Суховски и доктор. Майкл Мрейен с факультета точных наук Раймонда и Беверли Саклер ТАУ, опубликовано в журнале Science Advances 1 февраля.
Квантовая механика – это фундаментальная теория в физике, которая описывает природу на мельчайших уровнях энергии. «Наша новая технология визуализации фиксирует движение экситонов за короткий промежуток времени и в нанометровом масштабе», – сказал доктор. Мрежен говорит. "Этот инструмент может быть чрезвычайно полезен для изучения реакции материала в самые первые моменты, когда на него воздействует свет."
«Такие материалы можно использовать для значительного замедления света, манипулирования им или даже для его хранения, что является очень востребованным средством связи и квантовых компьютеров на основе фотоники», – сказал профессор. Суховски объясняет. "С точки зрения возможностей прибора, этот тур-де-форс открывает новые возможности для визуализации и управления сверхбыстрым откликом многих других материальных систем в других режимах спектра, таких как средний инфракрасный диапазон, в котором многие молекулы, как обнаружено, колеблются."
Ученые разработали уникальный метод пространственно-временной визуализации в фемтосекундно-нанометрическом масштабе и наблюдали экситон-поляритонную динамику в диселениде вольфрама, полупроводниковом материале, при комнатной температуре.
Экситон-поляритон – это квантовое существо, порожденное взаимодействием света и материи. Из-за конкретного изученного материала измеренная скорость распространения составила около 1% от скорости света. В этом масштабе времени свету удается пройти всего несколько сотен нанометров.
«Мы знали, что у нас есть уникальный инструмент для определения характеристик, и что эти 2D-материалы были хорошими кандидатами для изучения интересного поведения на пересечении сверхбыстрых и сверхмалых размеров», – сказал доктор. Мрежен говорит. "Я должен добавить, что этот материал, диселенид вольфрама, чрезвычайно интересен с точки зрения приложений. Он поддерживает такие связанные состояния световой материи в очень ограниченных размерах, вплоть до толщины одного атома, при комнатной температуре и в видимом спектральном диапазоне."
В настоящее время исследователи изучают способы управления скоростью полупроводниковых волн, например, путем объединения нескольких 2D-материалов в стопки.