ஒளியியல் மின்னணு சாதனங்களின் ஒரு புதிய உலகம்

ஒரு புதிய உலகம்ஒளியியல் மின்னணு சாதனங்கள்

டெக்னியன்-இஸ்ரேல் தொழில்நுட்பக் கழகத்தின் ஆராய்ச்சியாளர்கள், சீராகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சுழற்சி முறையை உருவாக்கியுள்ளனர்.ஒளியியல் லேசர்ஒற்றை அணு அடுக்கை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இந்தக் கண்டுபிடிப்பானது, ஒற்றை அணு அடுக்குக்கும் கிடைமட்டமாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட ஃபோட்டானிக் சுழல் பின்னலுக்கும் இடையேயான ஒருங்கிசைவான சுழல்-சார்ந்த இடைவினையால் சாத்தியமானது; இந்த இடைவினை, தொடர்நிலையில் உள்ள கட்டுண்ட நிலைகளின் ஃபோட்டான்களின் ரஷாபா-வகை சுழல் பிளவின் மூலம் ஒரு உயர்-Q சுழல் பள்ளத்தாக்கை ஆதரிக்கிறது.
நேச்சர் மெட்டீரியல்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்டு, அதன் ஆய்வுச் சுருக்கத்தில் சிறப்பித்துக் காட்டப்பட்ட இந்த ஆய்வு முடிவு, செவ்வியல் மற்றும் மின்னணு சாதனங்களில் ஒத்திசைவான சுழற்சி தொடர்பான நிகழ்வுகளைப் பற்றிய ஆய்வுக்கு வழிவகுக்கிறது.குவாண்டம் அமைப்புகள்மேலும், இது ஒளியியல் மின்னணு சாதனங்களில் எலக்ட்ரான் மற்றும் ஃபோட்டான் சுழற்சியின் அடிப்படை ஆராய்ச்சி மற்றும் பயன்பாடுகளுக்குப் புதிய வழிகளைத் திறக்கிறது. இந்த சுழற்சி ஒளியியல் மூலமானது ஃபோட்டான் பயன்முறையை எலக்ட்ரான் நிலைமாற்றத்துடன் இணைக்கிறது, இது எலக்ட்ரான்களுக்கும் ஃபோட்டான்களுக்கும் இடையிலான சுழற்சி தகவல் பரிமாற்றத்தைப் படிப்பதற்கும் மேம்பட்ட ஒளியியல் மின்னணு சாதனங்களை உருவாக்குவதற்கும் ஒரு முறையை வழங்குகிறது.

தலைகீழ் சமச்சீரின்மை (மஞ்சள் மையப் பகுதி) மற்றும் தலைகீழ் சமச்சீரின்மை (சியான் உறைப் பகுதி) கொண்ட ஃபோட்டானிக் ஸ்பின் லேட்டிஸ்களை இடைமுகப்படுத்துவதன் மூலம் ஸ்பின் பள்ளத்தாக்கு ஒளியியல் நுண்குழிகள் கட்டமைக்கப்படுகின்றன.
இந்த மூலங்களை உருவாக்குவதற்கு, ஃபோட்டான் அல்லது எலக்ட்ரான் பகுதியில் உள்ள இரண்டு எதிர் சுழல் நிலைகளுக்கு இடையேயான சுழல் சிதைவை நீக்குவது ஒரு முன்நிபந்தனையாகும். இது பொதுவாக ஃபாரடே அல்லது சீமான் விளைவின் கீழ் ஒரு காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அடையப்படுகிறது, இருப்பினும் இந்த முறைகளுக்கு பொதுவாக ஒரு வலுவான காந்தப்புலம் தேவைப்படுகிறது மற்றும் இவற்றால் ஒரு நுண்மூலத்தை உருவாக்க முடியாது. மற்றொரு நம்பிக்கைக்குரிய அணுகுமுறை, உந்தவெளியில் ஃபோட்டான்களின் சுழல்-பிளவுபட்ட நிலைகளை உருவாக்க ஒரு செயற்கை காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்தும் வடிவியல் கேமரா அமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது.
துரதிர்ஷ்டவசமாக, சுழற்சி பிளவுபட்ட நிலைகள் குறித்த முந்தைய அவதானிப்புகள், குறைந்த நிறை காரணி கொண்ட பரவல் முறைகளையே பெரிதும் சார்ந்திருந்தன; இவை மூலங்களின் இடஞ்சார்ந்த மற்றும் காலஞ்சார்ந்த ஒத்திசைவின் மீது பாதகமான கட்டுப்பாடுகளை விதிக்கின்றன. மேலும், கட்டியான லேசர்-பெறுமானப் பொருட்களின் சுழற்சி-கட்டுப்பாட்டுத் தன்மையாலும் இந்த அணுகுமுறை தடைபடுகிறது; ஏனெனில், அவற்றைச் செயலூக்கத்துடன் கட்டுப்படுத்தப் பயன்படுத்த முடியாது அல்லது எளிதாகப் பயன்படுத்த இயலாது.ஒளி மூலங்கள்குறிப்பாக அறை வெப்பநிலையில் காந்தப்புலங்கள் இல்லாத நிலையில்.
உயர்-Q சுழல்-பிளவு நிலைகளை அடைவதற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் பக்கவாட்டில் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சுழல் பள்ளங்களை உருவாக்கும் பொருட்டு, தலைகீழ் சமச்சீரின்மை கொண்ட ஒரு மையப்பகுதி மற்றும் ஒரு WS2 ஒற்றை அடுக்கோடு ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட தலைகீழ் சமச்சீர் உறை உள்ளிட்ட பல்வேறு சமச்சீர்களைக் கொண்ட ஒளியியல் சுழல் பின்னல்களைக் கட்டமைத்தனர். ஆராய்ச்சியாளர்களால் பயன்படுத்தப்பட்ட அடிப்படை தலைகீழ் சமச்சீரற்ற பின்னலுக்கு இரண்டு முக்கியமான பண்புகள் உள்ளன.
அவற்றால் ஆன பல்லின, திசைமாறா நானோ துளைகளின் வடிவவியல் கட்டவெளி மாறுபாட்டினால் ஏற்படும், கட்டுப்படுத்தக்கூடிய சுழற்சி-சார்ந்த தலைகீழ் பின்னல் திசையன். இந்த திசையன், சுழற்சி சிதைவுப் பட்டையை உந்தவெளியில் இரண்டு சுழற்சி-முனைவாக்கப்பட்ட கிளைகளாகப் பிரிக்கிறது; இது ஒளியியல் ரஷ்பெர்க் விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது.
தொடர்நிறமாலையில் உள்ள ஒரு ஜோடி உயர் Q சமச்சீர் (குவாசி) பிணைந்த நிலைகள், அதாவது சுழற்சிப் பிளவு கிளைகளின் விளிம்பில் உள்ள ±K(பிரில்லூயின் பட்டை கோணம்) ஃபோட்டான் சுழற்சிப் பள்ளங்கள், சம வீச்சுகளின் ஒரு ஒத்திசைவான மேற்பொருந்தலை உருவாக்குகின்றன.
பேராசிரியர் கோரன் குறிப்பிட்டார்: “நாங்கள் WS2 மோனோலைடுகளை ஆதாயப் பொருளாகப் பயன்படுத்தினோம், ஏனெனில் இந்த நேரடிப் பட்டை இடைவெளி கொண்ட நிலைமாற்ற உலோக டைசல்பைடு ஒரு தனித்துவமான பள்ளத்தாக்கு போலி-சுழற்சியைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் இது பள்ளத்தாக்கு எலக்ட்ரான்களில் ஒரு மாற்றுத் தகவல் கடத்தியாக விரிவாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. குறிப்பாக, அவற்றின் ±K 'பள்ளத்தாக்கு எக்சைட்டான்கள் (தள சுழற்சி-முனைவாக்கப்பட்ட இருமுனை உமிழிகளின் வடிவத்தில் கதிர்வீசுபவை) பள்ளத்தாக்கு ஒப்பீட்டுத் தேர்வு விதிகளின்படி சுழற்சி-முனைவாக்கப்பட்ட ஒளியால் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட முறையில் தூண்டப்படலாம், இதன் மூலம் காந்தரீதியாக சுதந்திரமான சுழற்சியை முனைப்புடன் கட்டுப்படுத்தலாம்.”ஒளி மூலம்.
ஒற்றை அடுக்கு ஒருங்கிணைந்த ஸ்பின் வேலி மைக்ரோகேவிட்டியில், ±K 'வேலி எக்சைட்டான்கள்' துருவமுனைப்புப் பொருத்தத்தின் மூலம் ±K ஸ்பின் வேலி நிலையுடன் இணைக்கப்படுகின்றன, மேலும் வலுவான ஒளி பின்னூட்டத்தின் மூலம் அறை வெப்பநிலையில் ஸ்பின் எக்சைட்டான் லேசர் உருவாக்கப்படுகிறது. அதே நேரத்தில்,லேசர்இந்த இயங்குமுறையானது, தொடக்கத்தில் கட்டம் சார்பற்ற ±K 'பள்ளத்தாக்கு எக்ஸைட்டான்களை' அமைப்பின் குறைந்தபட்ச இழப்பு நிலையைக் கண்டறியவும், ±K சுழல் பள்ளத்தாக்கிற்கு எதிரே உள்ள வடிவவியல் கட்டத்தின் அடிப்படையில் பூட்டுதல் தொடர்பை மீண்டும் நிறுவவும் செலுத்துகிறது.
இந்த லேசர் பொறிமுறையால் இயக்கப்படும் பள்ளத்தாக்கு ஒருங்கமைவு, விட்டுவிட்டு நிகழும் சிதறலைக் குறைந்த வெப்பநிலையில் அடக்குவதற்கான தேவையை நீக்குகிறது. மேலும், ராஷ்பா ஒற்றை அடுக்கு லேசரின் குறைந்தபட்ச இழப்பு நிலையை நேரியல் (வட்ட) பம்ப் முனைவாக்கம் மூலம் பண்பேற்றம் செய்ய முடியும், இது லேசர் செறிவு மற்றும் இடஞ்சார்ந்த ஒருங்கமைவைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான ஒரு வழியை வழங்குகிறது.
பேராசிரியர் ஹஸ்மான் விளக்குகிறார்: “வெளிப்படுத்தப்பட்டதுஒளிமின்னியல்சுழல் பள்ளத்தாக்கு ராஷ்பா விளைவு, மேற்பரப்பில் இருந்து சுழல் ஒளியை உமிழும் மூலங்களைக் கட்டமைப்பதற்கான ஒரு பொதுவான வழிமுறையை வழங்குகிறது. ஒற்றை அடுக்கு ஒருங்கிணைந்த சுழல் பள்ளத்தாக்கு நுண்குழியில் நிரூபிக்கப்பட்ட பள்ளத்தாக்கு ஒருங்கமைவு, குபிட்கள் வழியாக ±K 'பள்ளத்தாக்கு எக்ஸைட்டான்களுக்கு' இடையில் குவாண்டம் தகவல் சிக்கலை அடைவதற்கு நம்மை ஒரு படி நெருக்கமாகக் கொண்டு செல்கிறது.
நீண்ட காலமாக, எங்கள் குழு மின்காந்த அலைகளின் நடத்தையைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான ஒரு செயல்திறன் மிக்க கருவியாக ஃபோட்டான் சுழற்சியைப் பயன்படுத்தி, சுழற்சி ஒளியியலை உருவாக்கி வருகிறது. 2018-ல், இரு பரிமாணப் பொருட்களில் உள்ள பள்ளத்தாக்கு போலி-சுழற்சியால் ஈர்க்கப்பட்டு, காந்தப்புலங்கள் இல்லாத நிலையில் அணு அளவிலான சுழற்சி ஒளியியல் மூலங்களின் செயலூக்கக் கட்டுப்பாட்டை ஆராய்வதற்காக ஒரு நீண்ட காலத் திட்டத்தைத் தொடங்கினோம். ஒரு ஒற்றைப் பள்ளத்தாக்கு எக்சைட்டானிலிருந்து ஒத்திசைவான வடிவியல் கட்டத்தைப் பெறும் சிக்கலைத் தீர்க்க, நாங்கள் இடஞ்சாரா பெர்ரி கட்டக் குறைபாட்டு மாதிரியைப் பயன்படுத்துகிறோம்.
இருப்பினும், எக்ஸைட்டான்களுக்கு இடையே ஒரு வலுவான ஒத்திசைவுப் பொறிமுறை இல்லாததால், ரஷுபா ஒற்றை அடுக்கு ஒளி மூலத்தில் அடையப்பட்ட பல பள்ளத்தாக்கு எக்ஸைட்டான்களின் அடிப்படை ஒத்திசைவான மேற்பொருந்தல் தீர்க்கப்படாமல் உள்ளது. இந்தப் பிரச்சனை, உயர் Q ஃபோட்டான்களின் ரஷுபா மாதிரியைப் பற்றி சிந்திக்க எங்களைத் தூண்டுகிறது. புதிய இயற்பியல் முறைகளைக் கண்டுபிடித்த பிறகு, இந்தக் கட்டுரையில் விவரிக்கப்பட்டுள்ள ரஷுபா ஒற்றை அடுக்கு லேசரை நாங்கள் செயல்படுத்தியுள்ளோம்.”
இந்தச் சாதனை, செவ்வியல் மற்றும் குவாண்டம் புலங்களில் ஒத்திசைவான சுழல் தொடர்பு நிகழ்வுகளைப் பற்றிய ஆய்வுக்கு வழிவகுப்பதோடு, ஸ்பின்ட்ரானிக் மற்றும் ஃபோட்டானிக் ஆப்டோஎலக்ட்ரானிக் சாதனங்களின் அடிப்படை ஆராய்ச்சி மற்றும் பயன்பாட்டிற்கு ஒரு புதிய வழியையும் திறக்கிறது.