Οι μικροσκοπικές εικόνες θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέους τρόπους ελέγχου εξιτονίων για κβαντικούς υπολογιστές

07 Φεβ 2023 (Ειδήσεις Nanowerk) Τα εξάιτον εφιστούν την προσοχή ως πιθανά κβαντικά bit (qubits) στους αυριανούς κβαντικούς υπολογιστές και είναι κεντρικής σημασίας για την οπτοηλεκτρονική και τις διαδικασίες συλλογής ενέργειας. Ωστόσο, αυτά τα ουδέτερα φορτίου οιονεί σωματίδια, που υπάρχουν σε ημιαγωγούς και άλλα υλικά, είναι εμφανώς δύσκολο να περιοριστούν και να χειριστούν. Τώρα, για πρώτη φορά, οι ερευνητές δημιούργησαν και παρατήρησαν άμεσα πολύ εντοπισμένα εξιτόνια που περιορίζονται σε απλές στοίβες ατομικά λεπτών υλικών. Η εργασία επιβεβαιώνει θεωρητικές προβλέψεις και ανοίγει νέους δρόμους για τον έλεγχο των εξιτονών με ειδικά κατασκευασμένα υλικά. «Η ιδέα ότι μπορείτε να εντοπίσετε τα εξιτόνια σε συγκεκριμένες τοποθεσίες δικτυωτού πλέγματος απλά στοιβάζοντας αυτά τα υλικά 2D είναι συναρπαστική επειδή έχει μια ποικιλία εφαρμογών, από οπτοηλεκτρονικές συσκευές σχεδιαστών μέχρι υλικά για την κβαντική επιστήμη της πληροφορίας», δήλωσε ο Archana Raja, συνεπικεφαλής του έργου. και επιστήμονας προσωπικού στο Lawrence Berkeley National Laboratory's (Berkeley Lab) Molecular Foundry, η ομάδα του οποίου ηγήθηκε της κατασκευής συσκευών και του χαρακτηρισμού οπτικής φασματοσκοπίας. Αυτή η σύνθετη εικόνα που προέρχεται από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο δείχνει εξιτόνια με πράσινο χρώμα. Το κελί μονάδας moiré που περιγράφεται στην κάτω δεξιά γωνία του χάρτη εξιτονίων έχει μέγεθος περίπου 8 νανόμετρα. (Εικόνα: Sandhya Susarla and Peter Ercius, Berkeley Lab) Η ομάδα κατασκεύασε συσκευές στοιβάζοντας στρώματα δισουλφιδίου βολφραμίου (WS2) και δισελενίδιο βολφραμίου (WSe2). Μια μικρή αναντιστοιχία στην απόσταση των ατόμων στα δύο υλικά οδήγησε σε ένα υπερπλέγμα moiré, ένα μεγαλύτερο περιοδικό σχέδιο που προκύπτει από την επικάλυψη δύο μικρότερων σχεδίων με παρόμοια αλλά όχι ίδια απόσταση στοιχείων. Χρησιμοποιώντας εργαλεία ηλεκτρονικής μικροσκοπίας τελευταίας τεχνολογίας, οι ερευνητές συνέλεξαν δομικά και φασματοσκοπικά δεδομένα στις συσκευές, συνδυάζοντας πληροφορίες από εκατοντάδες μετρήσεις για να προσδιορίσουν τις πιθανές θέσεις των εξιτονίων. «Χρησιμοποιήσαμε βασικά όλες τις πιο προηγμένες δυνατότητες στο πιο προηγμένο μικροσκόπιό μας για να κάνουμε αυτό το πείραμα», είπε ο Peter Ercius, ο οποίος ηγήθηκε της εργασίας απεικόνισης στο Εθνικό Κέντρο Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας του Molecular Foundry. «Περιούσαμε τα όρια όλων όσων μπορούμε να κάνουμε, από τη δημιουργία του δείγματος μέχρι την ανάλυση του δείγματος και τη θεωρία». Οι θεωρητικοί υπολογισμοί, με επικεφαλής τον Steven Louie, ανώτερο επιστήμονα στο Berkeley Lab και διακεκριμένο καθηγητή φυσικής στο UC Berkeley, αποκάλυψαν ότι πραγματοποιούνται μεγάλες ατομικές ανακατασκευές στα στοιβαγμένα υλικά, τα οποία διαμορφώνουν την ηλεκτρονική δομή για να σχηματίσουν μια περιοδική συστοιχία «παγίδων». όπου τα εξιτόνια εντοπίζονται. Η ανακάλυψη αυτής της άμεσης σχέσης μεταξύ των δομικών αλλαγών και του εντοπισμού των εξιτονίων ανατρέπει την προηγούμενη κατανόηση αυτών των συστημάτων και καθιερώνει μια νέα προσέγγιση στο σχεδιασμό οπτοηλεκτρονικών υλικών. Τα ευρήματα της ομάδας περιγράφονται σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Επιστήμη («Υπερφασματική απεικόνιση του περιορισμού των εξιτονίων μέσα σε ένα κύτταρο μονάδας moiré με έναν υπονανομόμετρο ηλεκτρονίων») με τους μεταδιδακτορικούς υπότροφους Sandhya Susarla (τώρα καθηγητή στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα) και τον Mit H. Naik ως συνοδηγούς συγγραφείς. Στη συνέχεια, η ομάδα θα διερευνήσει προσεγγίσεις για τον συντονισμό του πλέγματος moiré κατά παραγγελία και για να καταστήσει το φαινόμενο πιο ισχυρό στην αταξία του υλικού.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62326.php