最近，荷蘭特溫特大學(xué)的化學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和納米工程師團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種裝置，可以以前所未有的精度控制光子的發(fā)射。該技術(shù)可以帶來(lái)更高效的微型光源、靈敏的傳感器和用于量子計(jì)算的穩(wěn)定量子比特。
該論文題為“與3D硅光子帶隙晶體共價(jià)結(jié)合的PbS量子點(diǎn)的自發(fā)輻射受到強(qiáng)烈抑制”，發(fā)表在《物理化學(xué)雜志C》上。
智能手機(jī)耗能最多的部分是屏幕。減少屏幕中多余的能量可以提高智能手機(jī)的耐用性。想象一下，你的智能手機(jī)每周只需充電一次。然而，為了提高效率，你需要能夠以更可控的方式發(fā)射光子。
MINT 工具箱
研究人員開發(fā)了“MINT 工具箱”：一套來(lái)自數(shù)學(xué)、信息學(xué)、自然科學(xué)和技術(shù)等科學(xué)學(xué)科的工具。在這個(gè)工具箱里，有先進(jìn)的化學(xué)工具。最重要的是聚合物刷，這是一種微小的化學(xué)鏈，可以將光子源固定在某個(gè)位置。
第一作者 Andreas Schulz 解釋說(shuō)：“聚合物刷是在溶液中從所謂的硅光子晶體內(nèi)部的孔隙表面嫁接而成的。這是一個(gè)相當(dāng)棘手的實(shí)驗(yàn)。因此，當(dāng)我們?cè)趩为?dú)的 X 射線成像研究中看到光子源位于刷子頂部的正確位置時(shí)，我們非常興奮。”
通過(guò)添加納米光子工具，該團(tuán)隊(duì)證明激發(fā)光源被抑制了近 50 倍。在這種情況下，光源保持激發(fā)的時(shí)間比平時(shí)長(zhǎng) 50 倍。光譜與使用高級(jí)數(shù)學(xué)工具計(jì)算出的理論光譜非常吻合。第二作者 Marek Kozoň 說(shuō)：“該理論預(yù)測(cè)零光，因?yàn)樗婕耙粋€(gè)虛構(gòu)的無(wú)限延伸晶體。在我們真實(shí)的有限晶體中，發(fā)射的光不為零，但非常小，這是一個(gè)新的世界紀(jì)錄。”
新成果預(yù)示著高效微型激光器和光源的新時(shí)代的到來(lái)，光子電路中的量子比特將大大減少擾動(dòng)(由于難以捉摸的真空波動(dòng))。Willem Vos 說(shuō)：“我們的多功能工具箱為從強(qiáng)穩(wěn)定激發(fā)態(tài)中獲益的全新應(yīng)用提供了機(jī)會(huì)。這些是光化學(xué)的核心，可能成為靈敏的化學(xué)納米傳感器。”
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