科學家研究首次觀察到激子內自發相干細節

2019-06-05 22:56:05 来源: 宁波信息港

  美国科学家首次观察到了激子内发生自发相干现象时的各种图案,研究有助于他们更好地理解激子以及物质的量子属性,也有望让科学家们研制出新的光电计算设备和消费设备,因为研制出这些光电设备需要深入了解物质和光的基本属性。

  研究发表于3月29日出版的《自然》杂志。激子是指半导体内相互依附的电子和空穴对,其决定了半导体的光学属性并使半导体具有光电设备的功能。加州大学圣地亚哥分校的物理学教授列奥尼德 布托夫领导的科研团队将激子冷却到零度(零下273.15摄氏度)左右,并借用设备,在高于零度0.1摄氏度的条件下观察到了激子的自发相干、自旋纹理和相位奇点。2002年,布托夫发现,当激子被冷却到足够低温时,其会自发排列成一个有序的微小滴珠阵列,就像一串迷你珍珠项链。在实验中,他们发现,激子粒子的自旋在空间内并非完全一样,而是会围绕这些小滴珠形成一定的图案,他们称之为 自旋结构 。他们也发现,自发相干图案不仅同自旋极化图案有关,也同相干激子气体内的相位奇点有关。该研究论文的作者、研究生阿历克斯 海表示: 看到这些图案令人吃惊。更令人惊奇的是,对极化进行测量表明,相干和极化之间强烈相关。 布托夫说: 研究有助于我们理解激子的基本属性以及信号处理过程,这对未来建造出激子设备不可或缺。 物理学家们让激光器照射在被冷却的砷化镓(制造晶体管的原材料)样本上制造出了激子。光会将电子由它们盘踞的原子轨道踢出,从而制造出一个带负电荷的 自由 电子和一个带正电荷的 空穴 ,它们之间的库仑相互作用在一定条件下会使它们在空间上束缚在一起,成为激子。

  然而,因為電子和空穴非常接近,當光出現時,它們有時會相互湮滅。為了不讓湮滅悲劇發生,布托夫團隊將電子和相對應的空穴分別置于不同的納米大小的量子勢阱內,這使得制造出的激子具有所需要的壽命,在本次試驗中,大約為50納秒。海表示: 在這段時間內,激子會冷卻形成凝聚物,并展示出令人感興趣的自旋物理學。 科學家們還使用了干涉儀,將光分成兩個不同的路徑,從而使他們能比較同一樣本的兩個不同區域的情況,首次看到激子內自發相干的詳細細節。海說: 以前的實驗需要使用并在稀釋制冷機內進行,但設備讓我們能在非常低的溫度下給激子拍照,這一點非常重要。

为什么来月经有血块
益母颗粒什么时候吃好
月经后期有血块怎么办
本文标签: