Físicos da Universidade da Califórnia, San Diego descobriu os fenômenos que estão na base da formação de coerência espontânea de excitons é certa para produzir uma melhor compreensão científica deste novo estado da matéria. Será também adicionar novas perspectivas sobre as propriedades peculiares do quantum de matéria e, no tempo, levar ao desenvolvimento de dispositivos de computação a novos e outras aplicações no domínio da optoelectrónica onde a compreensão das propriedades básicas da luz e da matéria é necessária.
Em um artigo publicado na edição de 29 de março da revista Nature, os cientistas descrevem o surgimento de "coerência espontânea", "spin texturas" e "singularidades de fase", quando excitons de os pares ligados de elétrons e buracos que determinam as propriedades ópticas de semicondutores, permitindo-lhes funcionar como romance dispositivos optoeletrônicos-são resfriados a zero absoluto próximo. Esse resfriamento leva à produção espontânea de um novo estado coerente de matéria que os físicos foram finalmente capaz de medir com grande detalhe em seu laboratório no porão na UC San Diego a uma temperatura de apenas um décimo de um grau acima do zero absoluto. A equipe de pesquisa foi chefiada por Leonid Butov, professor de física na Universidade da Califórnia San Diego, que em 2002 descobriu que excitons, quando fez bastante frio, tendem a auto-organizar-se em um conjunto ordenado de gotículas microscópicas, como um colar de pérolas em miniatura.
Usando um estado do sistema de refrigeração de arte, os físicos UC San Diego foram capazes de alcançar temperaturas dez vezes mais frias do que o esforço anterior, permitindo-lhes com um instrumento chamado interferômetro para medir a coerência ea rotação de cada um pérola ou talão dentro deste colar.
O que eles descobriram foi que giram as partículas exciton 'não é homogênea no espaço, mas formas de padrões em torno destas contas, que eles chamam de "spin texturas." Eles também descobriram que um padrão de coerência espontânea está correlacionada com um padrão de polarização do spin e com singularidades de fase nas coerentes exciton medidas de polarização gas.The mostrou que houve uma forte correlação entre a coerência ea polarização ".
"Estamos trabalhando tanto na compreensão das propriedades básicas de excitons e no desenvolvimento de processamento de sinal excitônicas", disse Butov. "A física de excitons é interessante por si só. Além disso, a compreensão das propriedades básicas de excitons é necessário para construir dispositivos excitônicas no futuro. "
Os físicos criaram os excitons por um laser em amostras refrigeradas de arseneto de gálio, o mesmo material semicondutor usado para fazer transistores em telefones celulares.
A luz retrocede electrões para fora dos orbitais atómicas que normalmente ocupam dentro do material. E isso cria um elétron de carga negativa "livre" e uma carga positiva "buraco".
A força de atração elétrica mantém esses dois objetos próximos, como um elétron e um próton em um átomo de hidrogênio. Permite também que o exciton de existir como uma única partícula, em vez de um electrão não-interagindo e orifício. No entanto, como o elétron eo buraco permanecer em íntima proximidade, às vezes aniquilar um ao outro em um flash de luz, semelhante à aniquilação de matéria e antimatéria.
Para controlar essa aniquilação, Butov e elétrons separados de sua equipe e seus buracos em diferentes nano-estruturas chamados poços quânticos. Isto permite a criação de excitons com o tempo de vida desejado, cerca de 50 nanossegundos na experiência.
"Durante esse tempo, eles arrefecer, forma condensados e demonstrar a física de spin interessantes", disse alto. "Eventualmente, o elétron eo buraco e recombinar a luz vem de volta."
Em seus experimentos, os físicos que enviou emissão através de um conjunto complexo de espelhos chamado um interferômetro, que divide a luz em dois caminhos diferentes. Isto permitiu-lhes para comparar duas regiões separadas espacialmente da mesma amostra, o que lhes permite ver os detalhes de coerência espontânea em excitons que nunca tinha sido visto antes.
"As experiências anteriores de fibra óptica necessários para fazer qualquer tipo de medidas ópticas em um refrigerador de diluição", disse alto. "Mas com este equipamento, nós podemos realmente tirar fotos dos excitons em temperaturas extremamente baixas."
"Esta é uma descoberta muito interessante", acrescentou. "Não há física muito ricas envolvidas."
Nenhum comentário:
Postar um comentário