Nýr heimur ljósrafrænna tækja

Nýr heimur afljósfræðileg tæki

Rannsakendur við Technion-Ísrael tækniháskólann hafa þróað samræmda stýrða snúningaaðferð.ljósleiðaribyggt á einu atómlagi. Þessi uppgötvun var möguleg vegna samhangandi spunaháðrar víxlverkunar milli eins atómlags og lárétt takmarkaðs ljósfræðilegs spunagrindar, sem styður við spunadal með háu Q í gegnum spunaskiptingu af gerðinni Rashaba á ljóseindum með bundnum stöðum í samfellunni.
Niðurstaðan, sem birtist í Nature Materials og er tekin fyrir í rannsóknarlýsingunni, ryður brautina fyrir rannsóknir á samhangandi spunatengdum fyrirbærum í klassískum ogskammtakerfiog opnar nýjar leiðir fyrir grundvallarrannsóknir og notkun á spuna rafeinda og ljóseinda í ljósleiðaratækjum. Spunaljósgjafinn sameinar ljósleiðarastillingu og rafeindaumskipti, sem veitir aðferð til að rannsaka upplýsingaskipti um spuna milli rafeinda og ljóseinda og þróa háþróaða ljósleiðaratæki.

Ljósfræðileg örhol í spunadal eru smíðuð með því að tengja ljósfræðileg spunagrindur við öfug ósamhverfu (gult kjarnasvæði) og öfug samhverfu (blágrænt klæðningarsvæði).
Til að smíða þessar uppsprettur er forsenda þess að útrýma spunahrörnun milli tveggja gagnstæðra spunaástanda í ljóseinda- eða rafeindahlutanum. Þetta er venjulega gert með því að beita segulsviði undir Faraday- eða Zeeman-áhrifum, þó að þessar aðferðir krefjist venjulega sterks segulsviðs og geti ekki framleitt öruppsprettu. Önnur efnileg aðferð byggist á rúmfræðilegu myndavélakerfi sem notar tilbúið segulsvið til að mynda spunaskiptingarástand ljóseinda í skriðþungarými.
Því miður hafa fyrri athuganir á spunaskiptingarástandi byggst mikið á útbreiðsluháttum með lágum massastuðli, sem setja neikvæðar skorður á rúmfræðilega og tímabundna samhengi uppspretta. Þessi aðferð er einnig hamluð af spunastýrðum eðli blokkkenndra leysigeislaefna, sem ekki er hægt eða auðveldlega er hægt að nota til að stjórna virkt.ljósgjafar, sérstaklega í fjarveru segulsviða við stofuhita.
Til að ná spunaklofunarástandi með háu Q smíðuðu vísindamennirnir ljósfræðileg spunagrindur með mismunandi samhverfum, þar á meðal kjarna með öfugsnúningsósamhverfu og öfugsnúnings-samhverfu umslagi sem er samþætt með einu WS2-lagi, til að framleiða lárétt takmörkuð spunadali. Grunn öfuga ósamhverfa grindin sem vísindamennirnir notuðu hefur tvo mikilvæga eiginleika.
Stýranlegt spunaháð gagnkvæmt grindarvigur sem orsakast af rúmfræðilegri fasarúmsbreytingu ólíkra, anisótrópískra nanóhola sem eru samsett úr þeim. Þessi vigur skiptir spunaniðurbrotsbandinu í tvær spunaskautaðar greinar í skriðþungarými, þekkt sem ljósfræðileg Rushberg-áhrif.
Par af samhverfum (kvasi) bundnum ástöndum með háu Q-gildi í samfellunni, þ.e. ±K (Brillouin band Angle) ljóseindaspunadalir á jaðri spunaklofandi greina, mynda samhangandi ofurlag með jöfnum sveifluvíddum.
Prófessor Koren benti á: „Við notuðum WS2 einliðurnar sem styrkingarefni vegna þess að þetta tvísúlfíð úr beinbandsbils umskiptamálmi hefur einstakt dals-gervispuna og hefur verið rannsakað ítarlega sem valkostur við upplýsingaflutning í dalsrafeindum. Nánar tiltekið er hægt að örva ±K dals-örvunarefni þeirra (sem geisla út í formi flatra spuna-skautaðra tvípólgeisla) sértækt með spuna-skautuðu ljósi samkvæmt reglum um dalsamanburð, og þannig stjórna virkt segulmagnað frjáls spuna.“ljósgjafa.
Í einlags samþættum spunadalsörholi eru ±K 'dalsörvunartækin tengd við ±K spunadalsástandið með pólunarjöfnun og spunaörvunarleysirinn við stofuhita er framleiddur með sterkri ljósendurgjöf. Á sama tíma,leysirMekanisminn knýr upphaflega fasaóháðu ±K 'dalsörvunarhljóðin til að finna lágmarkstapsástand kerfisins og endurreisa læsingarfylgnina byggt á rúmfræðilegu fasanum gegnt ±K spunadalnum.
Dalsamfella sem knúin er áfram af þessum leysigeislakerfi útilokar þörfina fyrir lághitabælingu á slitróttri dreifingu. Að auki er hægt að stjórna lágmarkstapsástandi Rashba einlagsleysisins með línulegri (hringlaga) dælupólun, sem veitir leið til að stjórna leysistyrk og rúmfræðilegri samfellu.
Prófessor Hasman útskýrir: „Það sem kom í ljósljósfræðilegRashba-áhrif í spunadal veita almenna aðferð til að smíða yfirborðsgeislandi spunaljósgjafa. Dalsamfellan sem sýnd er fram á í einslags samþættum örhola í spunadal færir okkur eitt skref nær því að ná flækju skammtaupplýsinga milli ±K dalsörvunareininga í gegnum skammtabita.
Í langan tíma hefur teymi okkar verið að þróa spunaljósfræði og notað ljóseindasnúning sem áhrifaríkt tæki til að stjórna hegðun rafsegulbylgna. Árið 2018, heillaðir af dalsspuna í tvívíðum efnum, hófum við langtímaverkefni til að rannsaka virka stjórnun á ljósleiðarasnúningslindum á frumeindaskala í fjarveru segulsviða. Við notum óstaðbundna Berry-fasagallalíkanið til að leysa vandamálið við að fá samhangandi rúmfræðilegan fasa úr einni dalsörvun.
Hins vegar, vegna skorts á sterkum samstillingarferli milli örvunarefna, er grundvallar samhangandi ofurlagning margra dalörvunarefna í einlagsljósgjafa Rashuba enn óleyst. Þetta vandamál hvetur okkur til að hugsa um Rashuba líkanið af ljóseindum með háu Q. Eftir að hafa þróað nýjar eðlisfræðilegar aðferðir höfum við innleitt Rashuba einlagsleysirinn sem lýst er í þessari grein.
Þessi afrek ryður brautina fyrir rannsóknir á samhangandi spunafylgnifyrirbærum í klassískum og skammtafræðilegum sviðum og opnar nýjar leiðir fyrir grunnrannsóknir og notkun spuna- og ljósfræðilegra ljós-rafeindatækja.