Після розробки методу управління потоками ексітонів при кімнатній температурі вчені EPFL відкрили нові властивості цих квазічастинок, які можуть призвести до створення більш енергоефективних електронних пристроїв.
Вони першими стали контролювати потоки ексітонів при кімнатній температурі. І тепер команда вчених з Лабораторії нанорозмірної електроніки і конструкцій EPFL (LANES) зробила ще один крок вперед у своїй технології. Вони знайшли спосіб контролювати деякі властивості ексітонів і змінювати поляризацію світла, яке вони генерують.
Це може призвести до появи нового покоління електронних пристроїв з транзисторами, які зазнають менших втрат енергії і розсіювання тепла. Відкриття вчених є частиною нової галузі досліджень під назвою долотроніка і щойно було опубліковано в журналі Nature Photonics.
Екситони створюються, коли електрон поглинає світло і переходить на більш високий енергетичний рівень, або «енергетичну зону», як їх називають у квантовій фізиці твердого тіла. Цей збуджений електрон залишає «електронну діру» у своїй попередній енергетичній зоні. І оскільки електрон має негативний заряд, а діра - позитивний заряд, вони пов'язані електростатичною силою, званою кулонівською силою. Ця пара електрон-електронна діра називається екситоном.
Безпрецедентні квантові властивості
Екситони існують тільки в напівпровідникових та ізоляційних матеріалах. До їх незвичайних властивостей можна легко отримати доступ в почесних матеріалах, які являють собою матеріали, базова структура яких має товщину всього в кілька атомів. Найбільш поширеними прикладами таких матеріалів є вуглець і молібденіт.
Коли такі почесні матеріали об "єднуються, вони часто виявляють квантові властивості, якими жоден матеріал не володіє сам по собі. Таким чином, вчені з EPFL об'єднали диселенід вольфрама (WSe2) з диселенідом молібдену (MoSe2), щоб відкрити нові властивості з низкою можливих високотехнологічних застосувань.
Використовуючи лазер для генерації світлових пучків з круговою поляризацією і злегка зміщуючи положення двох почесних матеріалів, щоб створити малюнок муара, вони змогли використовувати ексітони для зміни і регулювання поляризації, довжини хвилі та інтенсивності світла.
Вчені досягли цього, маніпулюючи однією з властивостей ексітонів: їх «западиною», яка пов'язана з крайнощами енергій електрону і дірки. Ці западини (або долини) - звідси і назва Valleytronics - можуть бути використані для кодування та обробки інформації на наноскопічному рівні.
«З'єднання декількох пристроїв з цією технологією дало б нам новий спосіб обробки даних», - говорить Андрас Кіс, глава LANES. "Змінюючи поляризацію світла в цьому пристрої, ми можемо потім вибрати конкретну западину в другому підключеному до нього пристрої. Це схоже на перемикання з 0 на 1 або з 1 на 0, що є фундаментальною двійковою логікою, яка використовується в обчисленнях ".