Ученые достигают контролируемой суперфлуоресценции с суперрешетками нанокристаллов галогенидов свинца-перовскита

Для получения суперфлуоресценции по запросу исследователи использовали квантовые точки из галогенидов свинца-перовскита.
Они проводили оптические эксперименты при -267 °C, что дало окончательное доказательство суперфлуоресценции.

Некоторые материалы имеют склонность непрерывно излучать свет, когда они возбуждаются лазером или любым другим внешним источником. Этот механизм называется флуоресценцией. Однако во многих квантовых системах склонность к самопроизвольному излучению света намного сильнее.

Когда такие системы возбуждаются внешним источником, они синхронизируют свою квантовую механическую фазу друг с другом, что приводит к намного более интенсивному выходу (в виде света), чем сумма отдельных излучателей. Это ведет к яркому и ультрабыстрому излучению света, т.е. суперфлуоресценции.

Однако это происходит только тогда, когда излучатели соответствуют специфическим требованиям: у них должно быть высокое сцепление с световым полем, большее время когерентности и одинаковая энергия излучения. Также они должны быть способны полностью взаимодействовать друг с другом, не будучи беспокоенными окружающей средой. До сих пор ученые не могли достичь этого подвига, используя тысячи технологически релевантных веществ.

Недавно исследователи ETH Zurich и Empa создали этот эффект, используя дальнодействующие упорядоченные нанокристаллические суперрешетки. Это может проложить путь для развития квантовых вычислений, квантового 센сирования, квантово-зашифрованной коммуникации, а также LED освещения.

Ссылка: Nature | doi:10.1038/s41586-018-0683-0 | Empa

Коллоидные квантовые точки

Для получения суперфлуоресценции по запросу авторы использовали квантовые точки из галогенидов свинца-перовскита. Они организовали перовскитовые квантовые точки в 3D суперрешетку, обеспечивая когерентное коллективное излучение света (фотонов), создающее суперфлуоресценцию. Это динамически красносмещенное излучение с более чем 20-кратным ускоренным радиативным затуханием.

Микроскопический вид суперрешеток (освещение белым светом) | Источник: Empa

Для когерентного сцепления квантовые точки должны иметь одинаковый размер, форму и состав. Требуется экстремально монодисперсный раствор квантовых точек для создания дальнодействующих упорядоченных суперрешеток. Такие растворы были тщательно улучшены за последние пару лет.

Авторы заявили, что тщательно управляя испарением растворителя, они могли производить суперрешетки, используя однородные квантовые точки разного размера. В целом, это предлагает основу для ресурсов запутанных многофотонных фаз — отсутствующего источника для фотонных квантовых вычислений, квантовой визуализации и сенсирования.

Исследователи проводили оптические эксперименты при экстремально низких температурах, почти -267 °C, что дало окончательное доказательство суперфлуоресценции. Они обнаружили, что фотоны вылетались самопроизвольно в ярком всплеске — новом квантовом источнике света.

Читать: Новый электро-оптический лазер излучает 30 миллиардов импульсов в секунду

Эти эксперименты помогут ученым дальше исследовать коллективные квантовые феномены с галогенидами свинца-перовскита. Поскольку свойства этого уникального типа материала могут быть дополнительно улучшены, возможно исследовать вещи за пределами инженерии каждой квантовой точки.

Универсальный модулятор света: прорывная лазерная архитектура для точного управления материей Революционное призрачное визуализирование повышает точность измерений атмосферных газов

Промышленные технологии

Производственный процесс

3D печать

Система управления автоматикой

Промышленные технологии