Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một cách hoàn toàn mới để thu giữ, khuếch đại và liên kết ánh sáng với vật chất ở cấp độ nano. Sử dụng một hộp nhỏ, được chế tạo từ vật liệu mỏng nguyên tử xếp chồng lên nhau, họ đã thành công trong việc tạo ra một loại vòng phản hồi trong đó ánh sáng và vật chất trở thành một. Khám phá này mở ra những khả năng mới trong thế giới của nanophotonics.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển, đã phát hiện ra một cách hoàn toàn mới để thu giữ, khuếch đại và liên kết ánh sáng với vật chất ở cấp độ nano. Sử dụng một hộp nhỏ, được chế tạo từ vật liệu mỏng nguyên tử xếp chồng lên nhau, họ đã thành công trong việc tạo ra một loại vòng phản hồi trong đó ánh sáng và vật chất trở thành một. Phát hiện này, được công bố gần đây trên tạp chí Nature Nanotech , mở ra những khả năng mới trong thế giới của nanophotonics.
Photonics liên quan đến nhiều phương tiện sử dụng ánh sáng. Truyền thông sợi quang là một ví dụ về quang tử, cũng như công nghệ đằng sau bộ tách sóng quang và pin mặt trời. Khi các thành phần quang tử nhỏ đến mức chúng được đo bằng nanomet, đây được gọi là nanophotonics. Để đẩy ranh giới của những gì có thể trong định dạng nhỏ bé này, tiến bộ trong nghiên cứu cơ bản là rất quan trọng. “Hộp đèn” sáng tạo của các nhà nghiên cứu Chalmer khiến cho sự xen kẽ giữa ánh sáng và vật chất diễn ra nhanh đến mức không còn có thể phân biệt giữa hai trạng thái. Ánh sáng và vật chất trở thành một.
Ruggero Verre, một nhà nghiên cứu của Bộ cho biết: “Chúng tôi đã tạo ra một hỗn hợp gồm các phần ánh sáng và vật chất bằng nhau. Khái niệm này mở ra những cánh cửa hoàn toàn mới trong cả nghiên cứu cơ bản và ứng dụng nanophotonics và có rất nhiều mối quan tâm khoa học trong vấn đề này”. Vật lý tại Chalmers và một trong những tác giả của bài báo khoa học.
Phát hiện này xuất hiện khi Verre và các đồng nghiệp cùng phòng Timur Shegai, Denis Baranov, Battulga Munkhbat và Mikael Käll kết hợp hai khái niệm khác nhau theo một cách sáng tạo. Nhóm nghiên cứu của Mikael Käll đang nghiên cứu về cái được gọi là nanoantennas, có thể thu và khuếch đại ánh sáng theo cách hiệu quả nhất. Nhóm của Timur Shegai đang tiến hành nghiên cứu một loại vật liệu hai chiều mỏng nguyên tử nhất định được gọi là vật liệu TMDC, giống như graphene. Đó là bằng cách kết hợp khái niệm ăng-ten với vật liệu hai chiều xếp chồng lên nhau mà các khả năng mới đã được tạo ra.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một vật liệu TMDC nổi tiếng – vonfram disulphide – nhưng theo một cách mới. Bằng cách tạo ra một hộp cộng hưởng nhỏ – giống như hộp âm thanh trên đàn guitar – họ đã có thể làm cho ánh sáng và vật chất tương tác bên trong nó. Hộp cộng hưởng đảm bảo rằng ánh sáng được thu lại và dội lại theo một “âm” nhất định bên trong vật liệu, do đó đảm bảo rằng năng lượng ánh sáng có thể được truyền một cách hiệu quả đến các electron của vật liệu TMDC và trở lại. Có thể nói rằng năng lượng ánh sáng dao động giữa hai trạng thái – sóng ánh sáng và vật chất – trong khi nó bị bắt giữ và khuếch đại bên trong hộp. Các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc kết hợp ánh sáng và vật chất cực kỳ hiệu quả trong một hạt duy nhất với đường kính chỉ 100 nanomet, hoặc 0,00001 cm.
Giải pháp tất cả trong một này là một bước tiến bất ngờ trong nghiên cứu cơ bản, nhưng hy vọng cũng có thể đóng góp cho các giải pháp nhỏ gọn và hiệu quả hơn trong quang tử ứng dụng.
“Chúng tôi đã thành công trong việc chứng minh rằng các vật liệu mỏng nguyên tử xếp chồng lên nhau có thể được cấu trúc nano thành các bộ cộng hưởng quang nhỏ, rất đáng quan tâm cho các ứng dụng quang tử. Vì đây là một cách sử dụng vật liệu mới, chúng tôi gọi đây là ‘TMDC nano chắc chắn rằng lĩnh vực nghiên cứu này có một tương lai tươi sáng, “Timur Shegai, Phó giáo sư tại Khoa Vật lý tại Chalmers và một trong những tác giả của bài báo nói.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Công nghệ Chalmers . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :