Исследователи создают сверхфлуоресценцию, используя нанокристаллические сверхрешетки

• Для получения суперфлуоресценции по запросу исследователи использовали квантовые точки из перовскитов галогенида свинца.
• Они провели оптические эксперименты при температуре -267 ° C, которые окончательно подтвердили наличие суперфлуоресценции.

Некоторые материалы имеют тенденцию непрерывно излучать свет при возбуждении лазером или любым другим внешним источником. Этот механизм называется флуоресценцией. Однако во многих квантовых системах тенденция к спонтанному излучению света намного сильнее.

Когда такие системы возбуждаются внешним источником, они синхронизируют свою квантово-механическую фазу друг с другом, что приводит к гораздо более интенсивному выходу (в форме света), чем отдельные излучатели вместе взятые. Это приводит к яркому и сверхбыстрому излучению света, то есть к суперфлуоресценции.

Однако это происходит только тогда, когда эмиттеры соответствуют определенным требованиям, например, они должны иметь высокую силу связи со световым полем, большее время когерентности и такую ​​же энергию излучения. Кроме того, они должны быть способны полностью взаимодействовать друг с другом, не отвлекаясь от окружающих. Пока что ученым не удавалось добиться этого, используя тысячи технологически важных веществ.

Недавно исследователи из ETH Zurich и Empa создали этот эффект с помощью нанокристаллических сверхрешеток, упорядоченных на больших расстояниях. Это может открыть путь для развития квантовых вычислений, квантового зондирования, передачи данных с квантовым шифрованием, а также светодиодного освещения.

Ссылка:Природа | doi:10.1038 / s41586-018-0683-0 | Эмпа

Коллоидные квантовые точки

Для получения суперфлуоресценции по запросу авторы использовали квантовые точки из перовскитов галогенида свинца. Они организовали перовскитные квантовые точки в трехмерную сверхрешетку, обеспечивая когерентное коллективное излучение света (фотонов), которое создает суперфлуоресценцию. Это излучение с динамическим смещением в красную область и более чем 20-кратным ускорением радиационного распада.

Микроскопический вид сверхрешеток (освещение белым светом) | Предоставлено:Empa

Для когерентной связи квантовые точки должны иметь одинаковый размер, форму и состав. Для создания сверхрешеток с дальним упорядочением требуется чрезвычайно монодисперсный раствор с квантовыми точками. И такие решения были основательно улучшены за последние пару лет.

Авторы заявили, что, осторожно обращаясь с испарением растворителя, они могут создавать сверхрешетки, используя однородные квантовые точки различных размеров. В целом, он предлагает основу для ресурсов запутанных многофотонных фаз - недостающего источника для фотонных квантовых вычислений, квантовой визуализации и зондирования.

Исследователи провели оптические эксперименты при чрезвычайно низких температурах, почти -267 ° C, что дало окончательные доказательства суперфлуоресценции. Они обнаружили, что фотоны излучаются спонтанно в виде яркой вспышки - нового квантового источника света.

Читайте:новый электрооптический лазер излучает 30 миллиардов импульсов в секунду

Эти эксперименты помогут ученым продолжить изучение коллективных квантовых явлений с перовскитами галогенида свинца. Поскольку свойства этого уникального типа материала можно улучшить, можно исследовать не только каждую квантовую точку, но и многое другое.