อาร์เรย์ควอนตัมดอทสามารถสร้างสวิตช์พลังงานต่ำมาก

ปฏิกิริยาระหว่างสสารและแสงในโพรงขนาดเล็กที่ทำจากกระจกมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเทคโนโลยีสมัยใหม่หลายอย่าง รวมทั้งเลเซอร์ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกน แอน อาร์เบอร์ สหรัฐอเมริกา ได้ควบคุมปฏิสัมพันธ์เหล่านี้อย่างเข้มงวดมากขึ้น โดยใช้ประโยชน์จากผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งเกิดขึ้นในสารกึ่งตัวนำแบบไฮบริดรูปแบบใหม่ที่ทำจากวัสดุสองชั้นของวัสดุสองมิติ 

แผ่นเซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้สร้างอาร์เรย์

คล้ายกล่องไข่ ซึ่ง “กระเป๋า” เป็นจุดควอนตัมที่สามารถควบคุมได้โดยใช้แสง และสามารถใช้ทำสวิตช์พลังงานต่ำมากได้ นำโดยHui Dengนักวิจัยได้สร้างเซมิคอนดักเตอร์แบบไฮบริดจากสะเก็ดของทังสเตนไดซัลไฟด์ (WS 2 ) และโมลิบดีนัมไดเซเลไนด์ (MoSe 2 ) ที่มีความหนาเพียงไม่กี่อะตอม ในรูปแบบที่เทกอง ไดคัลโคเจไนด์โลหะทรานซิชันเหล่านี้ (TMDCs) ทำหน้าที่เป็นสารกึ่งตัวนำช่องว่างแถบแถบทางอ้อม อย่างไรก็ตาม เมื่อลดขนาดลงเป็นความหนาชั้นเดียว พวกมันจะทำหน้าที่เป็นสารกึ่งตัวนำช่องว่างแถบแถบตรง ซึ่งสามารถดูดซับและเปล่งแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อวางทับกัน โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของ TMDCs สามารถสร้างโครงตาข่ายอิเล็กตรอนขนาดใหญ่ขึ้น (เรียกว่าตาข่ายมัวร์เร) เนื่องจากค่าคงที่ขัดแตะของวัสดุไม่ตรงกันเล็กน้อย ระยะเวลาของโครงตาข่ายนี้สามารถปรับได้โดยการบิด monolayers ให้สัมพันธ์กันในมุมที่ต่างกัน ใน bilayer ของ WS 2และ MoSe 2 ที่ศึกษาในงานนี้ มุมนี้อยู่ที่ประมาณ 56.5 ° และตาข่าย moiré ที่ผลิตขึ้นนั้นมี “กระเป๋า” ซึ่งวัดได้ประมาณ 10 อะตอม กระเป๋าเหล่านี้อธิบายผู้เขียนนำการศึกษา Long Zhang เป็นจุดควอนตัมซึ่งเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชิ้นเล็ก ๆ ที่สามารถแยกอนุภาคควอนตัมแต่ละตัวเช่นอิเล็กตรอน

จุดควอนตัมจำกัด excitons

ในการทดลองของเติ้งและเพื่อนร่วมงาน “อนุภาค” ที่แยกออกมาเป็น excitons: การกระตุ้นเหมือนอนุภาค (quasiparticles) เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนในแถบเวเลนซ์ของเซมิคอนดักเตอร์ถูกกระตุ้นโดยโฟตอนไปยังแถบการนำไฟฟ้า จากนั้น “รู” ที่มีประจุบวกจะถูกทิ้งไว้ในแถบวาเลนซ์ในตำแหน่งของอิเล็กตรอน เนื่องจากอิเล็กตรอนยังคงถูกดึงดูดไปยังรูอย่างแรง ทั้งสองจึง “จับคู่” และประพฤติตัวเหมือนเป็นเอนทิตีเดียว นั่นคือ exciton

ในอุปกรณ์ทั่วไป เชิงเส้นตรง สารกระตุ้นสามารถเดินทางได้อย่างอิสระทั่วทั้งอุปกรณ์ ดังนั้นจึงแทบไม่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน หาก exciton ถูกจำกัดอยู่ที่จุดควอนตัม อย่างไรก็ตาม ในงานใหม่นี้ เป็นไปไม่ได้ที่จะเพิ่ม exciton ที่เหมือนกันตัวที่สองให้กับจุดควอนตัมเดียวกัน เติ้งอธิบาย การทำเช่นนี้จำเป็นต้องใช้โฟตอนพลังงานที่สูงขึ้น “สิ่งนี้เรียกว่าการปิดล้อมควอนตัมและทำให้เกิดความไม่เป็นเชิงเส้นที่เราได้เห็นในการทดลองของเรา” เธอกล่าวเสริม

เนื่องจากจุดควอนตัมเป็นอะตอมเพียงไม่กี่อะตอม จึงมีขนาดเล็กเกินไปสำหรับการใช้งานจริง เติ้งและเพื่อนร่วมงานจึงสร้างอาร์เรย์ของจุดควอนตัมที่พวกเขาอธิบายว่ามีส่วนทำให้เกิดความไม่เป็นเชิงเส้น “ทั้งหมดในครั้งเดียว”

มิเรอร์ microcavityเพื่อควบคุมอาร์เรย์ของจุดเป็นกลุ่มโดยใช้แสงภายในเซมิคอนดักเตอร์ 2 มิติ นักวิจัยได้สร้างเรโซเนเตอร์โดยการฝังเซมิคอนดักเตอร์ไฮบริด 2 มิติระหว่างกระจกสองบานที่ก่อตัวเป็นโพรงขนาดเล็ก เมื่อพวกเขากระตุ้นโครงสร้างด้วยแสงเลเซอร์สีแดง พวกเขาพบว่ามันสะท้อนอยู่ภายในโพรงและก่อตัวเป็นควอซิอนุภาคอีกอันหนึ่ง เรียกว่าโพลาริตัน ซึ่งเป็นลูกผสมของแรงกระตุ้นและแสง พวกเขาอธิบายการสังเกตนี้ยืนยันว่าจุดควอนตัมทั้งหมดมีปฏิสัมพันธ์กับแสงในคอนเสิร์ต

ขั้ว superfluid มองเห็นได้ที่อุณหภูมิห้อง

เมื่อนักวิจัยได้แนะนำ exciton สองสามตัวลงในโครงตาข่ายของวัสดุ พวกเขาสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงที่วัดได้ของพลังงานของโพลาริตัน นี่หมายความว่าระบบกำลังแสดงพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้นเนื่องจากการปิดกั้นควอนตัม เติ้งกล่าว”วิศวกรสามารถใช้ความไม่เชิงเส้นนั้นในการมองเห็นพลังงานที่สะสมอยู่ในระบบ ซึ่งอาจลดลงเหลือเพียงโฟตอนเดียว ซึ่งทำให้ระบบมีแนวโน้มเป็นสวิตช์พลังงานต่ำมาก” เธออธิบาย

นักวิจัยกล่าวว่างานของพวกเขาซึ่งพวกเขารายงานในNatureอาจถูกขยายออกไปเพื่อให้บรรลุการปิดล้อมโพลาริตันที่คล้ายกับการปิดล้อม exciton ที่เห็นในการทดลองของพวกเขา “นอกจากนี้ เรายังวางแผนที่จะเพิ่มความไม่เชิงเส้นที่เราสังเกตเห็นโดยการเปลี่ยนตะแกรง moiré และลดขนาดของช่อง และมองหาวิธีที่จะสร้างสถานะควอนตัมของแสงจากระบบ” เติ้งบอกกับPhysics World

หากไม่มีช่วงเวลาผิดปกติ สนามแม่เหล็กจะทำให้มิวออนหมุนไปข้างหน้าเพื่อให้แกนของพวกมันยังคงอยู่ในแนวเดียวกันอย่างต่อเนื่องตามทิศทางการเดินทางของมิวออน แต่ความผิดปกติทำให้อัตราการเคลื่อนตัวแซงหน้าการเคลื่อนที่ของมิวออนเล็กน้อย ดังนั้นทุกๆ 29 รอบของวงแหวน แกนหมุนจะหมุนจนครบ 30 รอบ เนื่องจากโพซิตรอนมีพลังงานโดยเฉลี่ยมากกว่าเมื่อการหมุนในแนวดิ่งในทิศทางไปข้างหน้า ความเข้มของโพซิตรอนที่มีพลังมากที่สุดที่เครื่องตรวจจับลงทะเบียนจะแปรผันตามวัฏจักร โดยลดลงเหลือน้อยที่สุดหลังจากประมาณ 14.5 รอบแล้วจึงกลับขึ้นไปสูงสุด ความถี่นี้ – จำนวนรอบต่อวินาที – ที่แสดงค่าที่แม่นยำของa

เมื่อการทำงานร่วมกันของ Brookhaven ประกาศผลชุดสุดท้ายในปี 2549 มีการรายงานค่าa = 0.00116592080 และข้อผิดพลาด 0.54 ส่วนต่อล้าน (ppm) ซึ่งขัดแย้งกับทฤษฎีระหว่าง 2.2–2.7σ ความคลาดเคลื่อนนั้นเพิ่มขึ้นเมื่อนักทฤษฎีปรับปรุงการคาดการณ์ของแบบจำลองมาตรฐานเพื่อให้ปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ3.7σ การวัดล่าสุดขยายความเหลื่อมล้ำไปอีก

การวัดล่าสุดใช้วงแหวนจัดเก็บแบบเดียวกับในงานก่อนหน้านี้ – เครื่องมือขนาด 700 ตันถูกขนส่งในปี 2556 เป็นระยะทางกว่า 5,000 กม. (ทางบก ทะเล และแม่น้ำ) จากบรู๊คฮาเวนใกล้นครนิวยอร์กไปยัง Fermilab ในเขตชานเมืองชิคาโก แต่ในขณะที่แกนกลางของอุปกรณ์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ความสม่ำเสมอของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นนั้นเพิ่มขึ้นโดยแฟ็กซ์เตอร์ที่ 2.5 และลำแสงมิวออนที่ป้อนเข้าไปนั้นบริสุทธิ์และเข้มข้นกว่า

Credit : girlsonthewallmovie.com gp32europe.com halowarscentral.com hatterkepekingyen.info hopendream.net