Физика

На поверхности двумерного материала создали однофотонные излучатели

Nicholas Borys/Montana State University

Исследователи из Колумбийского университета и Университета штата Монтана смогли создать в двумерном диселениде вольфрама (WSe2) локализованные состояния, которые могут служить однофотонными излучателями. О своем открытии авторы сообщили в журнале Nature Nanotechnology.

Любое излучение, как было показано в прошлом веке, квантовано. Оно состоит из фотонов различных энергий, которые движутся со скоростью света. Многие перспективные квантовые технологии основаны именно на использовании фотонов для проведения сверхбыстрых вычислений. Однако для создания таких устройств необходимо научиться манипулировать этими частицами. В этой связи перспективной считается разработка устройств, которые могли бы излучать по одному фотону в ответ на определенный стимул.

Исследователи уже пять лет знают, что такие однофотонные излучатели можно найти в ультратонких двумерных материалах. Эти излучатели легче настроить и внедрить в устройства, чем большинство других подобных структур. Но до сих пор ученые не знали, какие именно свойства двумерного материала определяют наличие у него однофотонных излучателей.

Авторы нового исследования обратили внимание на наноразмерные складки, которые формируются вокруг пузырьков в ультратонких слоях материала. Пузырьки, как правило, представляют собой небольшие карманы с жидкостью или газом, которые попадают в ловушку между двумя слоями материала и создают напряжение в них, что приводит к сморщиванию. Однако исследователи столкнулись с серьезной проблемой в изучении этих однофотонных излучателей: наноразмерные напряженные области, которые излучают интересующий ученых свет, оказались намного меньше, чем можно рассмотреть с помощью любого обычного оптического микроскопа.

Чтобы исследовать излучатели в перспективном диселениде вольфрама, авторы использовали методы нанооптической микроскопии, которые позволили им получить изображение двумерных материалов с разрешением примерно 10 нм. Для сравнения, с помощью обычного оптического микроскопа можно получить разрешение только в 500 нм. В результате исследователи показали, что источником однофотонных излучателей в таких материалах являются не дефекты, как предполагалось ранее, а локальные деформации слоев.

Теперь ученые намерены понять, как именно можно использовать деформацию для точного контроля свойств однофотонных излучателей и создания их массивов для будущих квантовых устройств.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.