Az amerikai Rice Egyetem kifejlesztett egy eljárást, amely új utakat nyit meg az anyagok kvantuminterakcióinak hangolásában, ami végül javíthatja a napelemeket, a LED-eket és más optoelektronikai eszközöket azáltal, hogy szabályozza az energia mikroszkopikus szintű mozgását, olvasható a Rice Egyetem közleményében.
A kutatók felfedezték, hogy bizonyos kristályokban a fononoknak nevezett rezgések összeolvadhatnak a fényhullámokkal, és teljesen új, hibrid anyagállapotokat hozhatnak létre. A kísérlet során két fonon egy vékony ólomhalogenid-perovszkit rétegben kölcsönhatásba lépett a fénnyel.
Az eredmény három különböző hibrid kvantumállapot, az úgynevezett fonon-polaritons, a rezgés és a fény új keverékeinek megjelenése volt.
Ennek az effektusnak a kiváltásához a kutatók nanoméretű résekkel ellátott, vékony aranyréteget használtak, amelyek mindegyike körülbelül ezerszer vékonyabb volt, mint egy darab konyhai fólia. Ezek a rések apró fémcsapdákként működtek a fény számára, amit mesterségesen előállított terahertzes rezonanciával a fononok frekvenciájára hangoltak. Ezt az erős kölcsönhatást „ultraerős kapcsolódásnak” nevezték.
A csapat hét különböző méretű rést készített. A hosszabb rések az alacsonyabb frekvenciájú fényt fogták be, míg a rövidebbek a magasabb frekvenciákat. Az ötlet az volt, hogy a fény frekvenciáját a perovskit anyag rezgéseihez igazítsák. Hét, kissé eltérő hosszúságú nanoszkópikus réssorozatot készítettek egy terahertzes rezonancia hangolásához, és perovszkit vékonyrétegeket helyeztek el a tetején. A rés geometriájának megtervezésével – nagy teljesítményű lézerimpulzusok vagy terjedelmes kristályok használata nélkül – tudták átalakítani a fény és a perovszkit fononok közötti kölcsönhatást.
Az alábbi videón a kísérlet látható:
Az áttörés lehetővé teszi a tudósok számára, hogy az optoelektronikai anyagokban az energiaátvitelt kíméletes, eszközkompatibilis módon szabályozzák. A korábbi megközelítésekkel ellentétben ez nem támaszkodik extrém körülményekre vagy nagy teljesítményű lézerekre.
Az eljárás új utakat nyit meg az anyagok kvantuminterakcióinak hangolásában, ami végül javíthatja a napelemeket, a LED-eket és más optoelektronikai eszközöket azáltal, hogy szabályozza az energia mikroszkopikus szintű mozgását.
Forrás: Interesting Engineering / Nature / Rice Egyetem
Borítókép forrása: Rice Egyetem / Stock Adobe
