Трионов состоять из трех заряженных частиц связаны с очень слабой энергии связи. Хотя трионов может нести больше информации, чем электроны в таких приложениях, как электроники и квантовых вычислений, трионов, как правило, нестабилен при комнатной температуре, и связей между частицами Трион настолько слабы, что они быстро развалятся. Большинство исследований по трионов при температуре переохлаждаются, и даже тогда, их мимолетности сделал трионов трудно контролировать и трудно учиться.
Университет штата Мэриленд-водить командой исследователей обнаружила способ, чтобы надежно синтезировать и ловушки трионов, которые остаются стабильными при комнатной температуре. Исследование позволяет манипулировать трионов и исследование их фундаментальных свойств. Работа описана в аналитической статье, опубликованной по 16 октября 2019 года, в журнале Центральной САУ науки.
«Эта работа представляет синтезирующий трионов очень эффективное и обеспечивает метод, чтобы манипулировать ими так, как мы не могли раньше», — сказал Юхуань Ван, профессор химии и биохимии в университете и старший автор бумаги. «С возможностью стабилизации и ловушки трионов, у нас есть потенциал для создания очень чистой системой для изучения процессов, регулирующих светодиодов и фотоэлементов, так и для развития квантовых информационных технологий».
В новом исследовании, Ван И его коллеги использовали химическую реакцию для создания дефектов на поверхности одностенных углеродных нанотрубок. Дефекты, причиной депрессии в энергетическом ландшафте токопроводящие поверхности нанотрубки. Эти впадины можно рассматривать как колодцы, что заряженные частицы течет, может попасть и стать в ловушке внутри.
После создания дефектов, исследователи, направленных фотонов на нанотрубки и наблюдается яркое свечение в местах дефекта. Каждая вспышка люминесценции при характерной длине волны указала, что электрон и частица называется экситона стало оказаться на месте дефекта и связаны в Трион.
Экситоны были созданы, когда исследователи направили фотонов на углеродные нанотрубки. Когда углеродные нанотрубки поглощает фотон, электрон в нанотрубки перекачивается из основного состояния в возбужденное состояние, оставляя за собой отверстие, которое имеет положительный заряд. Дырки и электрона тесно связаны вместе, образуя пару электрон-дырка называют экситона. По словам исследователей, когда один экситонов и электрон упадет в колодец, созданный химический дефект, они связываются вместе в Трион, состоящую из двух электронов и одной дырки. Как Трион распадается, она выпускает фотон, в результате чего яркое свечение, что исследователи наблюдали.
«Это почти как в результате атомной физики в химической лаборатории», — сказал Ван сказал, «потому что хорошо вытекающие из функций химического дефекта в качестве своеобразного атомного масштаба стакан для одного ‘склеивание’ событие. Что очень интересно, что энергетический уровень Трион диктуется хорошо, и мы можем использовать химические реакции, чтобы управлять хорошо. Это означает, что мы может контролировать энергию и стабильность трионов».
Ван сказал, что, изменяя свойства химический дефект, созданный на поверхности нанотрубки, она может стать возможность точно манипулировать заряд, спин электрона и другие свойства трионов их ловушку. В ловушке трионов Ван И его коллеги наблюдали в этом исследовании, были более чем в семь раз ярче, чем самые яркие трионов никогда не сообщалось, и они длились более чем в 100 раз больше, чем бесплатный трионов.
Ван И его команда намерены продолжать развивать свои методы для точного контроля синтеза трионов в умышленно созданных дефектов углеродных нанотрубок и исследование основных фотофизика и оптические свойства трионов.
Способность надежно создать стабильный трионов с особыми свойствами будет иметь широкие последствия для технологий, таких как биоимаджинга, химического зондирования, сбор энергии, полупроводниковый вычислений и квантовых вычислений.
«Интересно, что дефект не всегда отрицательный, а в нашем случае, может привести к принципиально новым способам формирования трионов и проведение фундаментальных исследований на этих квази-частиц», — сказал один из ведущих авторов исследования Hyejin Квон (к. т. н. ’16, химия), которые сейчас делают ее докторской исследований в Университете Колорадо. Квон провел исследование с Миджин Ким (доктор философии ’18, химия), который в настоящее время проходил стажировку в онкологическом центре Мемориал Слоан-Кеттеринг.
Эта работа была частично поддержана Национальным научным фондом (Грант № ПП фи-1839165, че-1507974 и че-1904488), Европейского исследовательского совета (решение № 336749), Немецкого научно-исследовательского сообщества кластера передового опыта Наносистемы инициатива Мюнхен, Национальными институтами здоровья/Национального института общих медицинских наук (премии нет. R01GM114167), американское министерство энергетики основных Центра энергетических наук для комплексных нанотехнологий, и Лос-Аламосской Национальной лаборатории.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!