وفقًا للتقرير الاستشاري لميمرز ، لاحظ العلماء في جامعة رايس وجامعة طوكيو متروبوليتان في اليابان تأثيرًا كميًا جديدًا في طبقة أنابيب الكربون النانوية ، وقد يساهم هذا التأثير الكمي في الليزر الفريد. وغيرها من الأجهزة البصرية الالكترونية R & D.
وأفاد فريق البحث "رايس - طوكيو" أن استخدام الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار كحقول لامتلاك الكم الكمومي في البلازما قد أحرز تقدمًا كبيرًا في القدرة على التعامل مع الضوء على النطاق الكمي.
تم اكتشاف هذه الظاهرة في الفيزياء جامعة رايس الولايات المتحدة مختبر جونيشيرو كونو، وهذا يمكن أن تصبح التكنولوجيا الرئيسية في تطوير الأجهزة البصرية الالكترونية النانوية بالقرب من الأشعة تحت الحمراء وأشعة الليزر، النانو بالقرب من الأشعة تحت الحمراء ليزر تنبعث شعاع الطول الموجي المستمر قصيرة جدا ل المستوى الحالي للتكنولوجيا لا يمكن تحقيقه.
"اتصالات الطبيعة" نشرت تفاصيل هذه الدراسة الجديدة.
اكتشف فريق كونو هذه الطريقة في تحقيق مجموعة منتظمة من الأنابيب النانوية الكربونية في فيلم بحجم البسكويت يمكنه تحقيق تجارب يصعب تحقيقها في مجاميع الأنابيب النانوية الأحادية أو المتشابكة. جذب هذا انتباه كازوهيرو ياناجي ، الفيزيائي في جامعة طوكيو متروبوليتان ، ويتخصص ياناجي في الفيزياء المكثفة في المواد متناهية الصغر ، وبدأ الجانبان البحث المشترك.
قدم كونو مشروع التعاون وقال: "في هذا البحث ، قدمت Yanagi تقنية" gating "(هذه التقنية يمكنها التحكم في كثافة الإلكترونات في الفيلم النانوي). لقد قدمنا تكنولوجيا محاذاة CNT. هذه هي المرة الأولى التي نقوم فيها بتصنيع مثل هذه المنطقة الكبيرة من أنابيب الكربون النانوية مرتبة بانتظام مع "بوابة مغلقة" تسمح لنا بحقن وإخراج كمية كبيرة من الإلكترونات الحرة.
وأضاف ياناجي: "تكنولوجيا التحكم في البوابة مفيدة للغاية ، ولكن الأنابيب النانوية الكربونية في الأغشية التي استخدمتها من قبل تم ترتيبها عشوائياً. وهذا الوضع محبط للغاية لأنني لا أستطيع أن أعرف بدقة الأنابيب النانوية في هذا النوع من الأفلام. إن الطبيعة أحادية البعد لهذا ، وهذا أمر مهم للغاية ، والفيلم الذي يقدمه فريق كونو مدهش للغاية ، لأن هذه الأفلام يمكن أن تساعدني في النهاية في حل هذه المشكلة.
هذه اثنين من التكنولوجيات فريق أدركت "سيكون في إلكترون حقن الأنابيب النانوية نانومتر واسعة، والتي ثم متحمس مع الاستقطاب 'المشكلة. العرض من أنابيب الكربون الإلكترونات المأسورة في الكم جيدا، وفيه ذرات alkylene الجسيمات الذرية للطاقة هي 'محجوب' دولة أو في الفرقة الفرعية والاستقطاب أنها تتذبذب بسرعة بين الجدران كونو ما يلي: "طالما هناك ما يكفي من الإلكترونات، فإنها يمكن أن تكون بمثابة البلازما '..
وقال كونو: "تهتز البلازما في بنية الحبس تهمة الجماعي لوحة مسطحة، فيلم، وشاح، جسيم أو المجال، إذا قمت بتعطيل هذه الأنظمة (عادة باستخدام شعاع الضوء)، والتي سوف تكون ناقلات الحرة حركة جماعية التردد المميز ". وبهذا المعنى يتحدد حسب حجم وشكل من الإلكترونات وعدد من الكائنات.
في جامعة رايس تجربة، لأن أنابيب رقيقة جدا، حتى أن الطاقة بين subband الكم تقريبا طاقة البلازما بدلا كونو أن: "هذا هو بين آلية مأكل الكم، حيث أن subband ودعا الانتقال البلازمونات (مأكل intersubband، ISP) إنتربيرد. المحققين الاصطناعي درسوا في الآبار أشباه الموصلات الكم ضمن ظاهرة السوبر الأشعة تحت الحمراء بعيدة المدى الطول الموجي، ولكن هذه الدراسة هي الأولى بشكل طبيعي يحدث في المواد منخفضة الأبعاد في ظل حالة، والحالة التي يكون فيها مثل هذا الطول الموجي القصير من هذه الظاهرة لوحظت.
هذا "الاعتماد على الجهد البوابي" المعقد جداً المكتشف في استجابة البلازمون هو مفاجأة ، كما هو الحال في الأنابيب النانوية المعدنية أحادية الجدار وأشباه الموصلات ، ويعتقد كونو: "من خلال دراسة نانو الضوء استناداً إلى النظرية الأساسية للتفاعل الأنبوبي ، يمكننا أن نستمد صيغة الطاقة الرنانة ، ولدهشتنا ، هذه الصيغة بسيطة جداً ، فقط قطر الأنبوب النانوي هو المتغير الحاسم.
يعتقد الباحثون أن هذه الظاهرة قد تعزز تطوير الاتصالات ، التحليل الطيفي ، التصوير ، و ليزر الليزر المتسلسل القريب جداً من الأشعة تحت الحمراء.
كونو فريق باستخدام الأنابيب النانوية ترتيب بانتظام فريق تطوير جهاز رائدة. مؤلفي الدراسة، ما بعد الدكتوراه زميل فريق Weilu قاو أن كونو، ليزر اشباه الموصلات التقليدية من الليزر يعتمد على المواد فجوة الفرقة، ولكن هذه ليست سلسلة الليزر الكم وقال Weilu قاو: "الكم الطول الموجي سلسلة الليزر ذات فجوة الحزمة المستقلة لدينا ليزر تنتمي إلى هذه الفئة ونحن فقط عن طريق تغيير قطر الأنابيب النانوية، فمن الممكن لضبط الطاقة الرنين مأكل، ولا حاجة للنظر فيها. مشكلة الفجوة.
وتوقع كونو أيضا أن هذه البوابة، يتم ترتيب بانتظام الأفلام أنابيب والفيزياء Luttinger فرصة السائلة للدراسة، والموصلات ذات بعد واحد تتفاعل نظرية الإلكترون.
وفقا لكونو: "إن التنبؤ بالمعادن أحادية البعد يختلف كثيرا عن المعادن ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد. إن الأنابيب النانوية الكربونية هي واحدة من أفضل المرشحين لمراقبة السلوك السائل لـ Luttinger. إن الأبحاث النانوية أحادية الأنبوب صعبة للغاية ، لكننا أنشأنا أنظمة مجهرية أحادية البعد يمكن تعديل طاقة فيرمي عن طريق المنشطات أو النوبات ، بل يمكننا تحويل أشباه موصلات أحادية البعد إلى معادن أحادية البعد ، ولذلك ، يعد هذا النظام مثاليًا لدراسة مثل هذه الظواهر الفيزيائية.
الأستاذ في جامعة طوكيو متروبوليتان للفيزياء Yanagi التماسك هو المؤلف الأول من مؤلفي الصحيفة أيضا ما يلي: الدراسات العليا في جامعة طوكيو متروبوليتان Ryotaro اوكادا ويوتا Ichinose، وأستاذ مساعد يوهي Yomogida، وجامعة رايس طالب دراسات عليا Fumiya Katsutani. Kono أستاذ هندسة الإلكترونيات والكمبيوتر / الفيزياء وعلم الفلك / علوم المواد والهندسة النانوية.
الدراسة من قبل جمعية اليابان لتعزيز المنح البحثية (KAKENHI)، اليابانية للعلوم والتكنولوجيا لتعزيز تنمية المشاريع الأساسية، ومؤسسة العلوم يامادا وزارة الخارجية الأمريكية لبرنامج للطاقة الأساسي للطاقة العلوم، المؤسسة الوطنية للعلوم، ومؤسسة روبرت ويلش التمويل.