Laut dem Beratungsbericht von Meymers beobachteten Wissenschaftler der Rice University und der Tokyo Metropolitan University in Japan einen neuen Quanteneffekt im Kohlenstoff-Nanoröhren-Film, der zu dem einzigartigen Laser beitragen könnte. Und andere optoelektronische Geräte R & D.
Das Forschungsteam von "Rice-Tokyo" berichtete, dass die Verwendung von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren als plasmonische Quanteneinschlussfelder die Fähigkeit zur Manipulation von Licht auf der Quantenskala erheblich verbessert hat.
Das Phänomen wurde in den Vereinigten Staaten Rice University Physiker entdeckt Junichiro Kono Labor, das eine Schlüsseltechnologie bei der Entwicklung von nanoskaligen optoelektronischen Bauelementen im nahen Infrarot-Lasern werden könnte, nanoskaligen nahen Infrarot-Laser mit einer kontinuierlichen Strahl Wellenlänge emittiert ist zu kurz derzeitiger Stand der Technik nicht erreichen kann.
„Nature Communications“ veröffentlicht Details der neuen Studie.
Das Kono-Team fand diese Methode von "sehr eng angeordneten Kohlenstoff-Nanoröhren in Filmen mit Wafergröße", mit denen Experimente erreicht werden können, die in einzelnen oder verschränkten Nanoröhrchen-Aggregaten schwierig zu erreichen sind. Dies erregte die Aufmerksamkeit von Kazuhiro Yanagi, einem Physiker der Tokyo Metropolitan University, der sich auf kondensierte Physik in Nanomaterialien spezialisiert hat.
Kono stellte das Kooperationsprojekt vor und sagte: "In dieser Forschung stellte Yanagi die" Gating-Technik "zur Verfügung (diese Technologie kann die Elektronendichte im Nanoröhrenfilm kontrollieren). Wir stellten die CNT-Ausrichtungstechnologie zur Verfügung. Dies ist das erste Mal, dass wir einen solchen großflächigen, regelmäßig angeordneten Kohlenstoff-Nanoröhren-Film mit einem "Gate-Gate" herstellen, mit dem wir eine große Menge freier Elektronen injizieren und herausnehmen können.
Yanagi fügte hinzu: "Gate-Control-Technologie ist sehr nützlich, aber die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in den Membranen, die ich zuvor verwendet habe, sind zufällig angeordnet. Diese Situation ist sehr frustrierend, weil ich die Nanoröhrchen in diesem Filmtyp nicht genau kennen kann." Die eindimensionale Natur, und das ist eigentlich sehr wichtig, der vom Kono-Team zur Verfügung gestellte Film ist sehr erstaunlich, denn diese Filme können mir endlich helfen, dieses Problem zu lösen.
Diese beiden Technologien realisiert Team ‚wird in einer Elektronen injizierenden Nanoröhrchen Nanometer breit sein, der dann angeregt mit polarisiertem‘ Problem dar. Die Breite der Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufgenommenen Elektronen in dem Quantentopf ist, und wobei die Alkylengruppen Atomen Energieatompartikel ‚eingeschränkt‘ Zustand oder in einem Teilband und Polarisierung, dass sie schnell oszillieren zwischen Wänden Kono, dass: ‚Solange es genug Elektronen ist, können sie als Plasma wirken‘ ..
Kono sagte: "Das Plasma ist eine Art kollektive Ladung Oszillation in einer begrenzten Struktur. Für eine Platte, ein Stück Film, ein Band, ein Teilchen oder eine Kugel, wenn Sie diese Systeme stören (in der Regel mit einem Lichtstrahl), werden diese freien Träger Die Eigenfrequenzen bewegen sich kollektiv. "Dieser Effekt wird durch die Anzahl der Elektronen und die Größe und Form des Objekts bestimmt.
In Experimenten an der Rice University in den Vereinigten Staaten, weil die Nanoröhren so dünn sind, ist die Energie zwischen den Quanten-Subbanden fast gleich der Energie des Plasmas. Kono denkt: 'Dies ist der Quantenmechanismus von Plasmonen, wo die Subbänder liegen Der Übergang wird als Intersubband-Plasmon (ISP) bezeichnet, und Forscher haben dieses Phänomen in künstlichen Halbleiter-Quantentöpfen im ultra-weit infraroten Wellenlängenbereich untersucht, aber diese Forschung ist das erste Mal, dass natürliches Vorkommen in niedrigdimensionalen Materialien auftritt. Das Phänomen wird unter der Bedingung einer kurzen Wellenlänge beobachtet.
Diese sehr komplexe "Gate-Spannungsabhängigkeit", die in der Plasmonenreaktion detektiert wird, ist eine Überraschung, wie es bei einwandigen Nanoröhren aus Metall und Halbleitern der Fall ist. Kono denkt: "Durch das Studium von Lichtnanometern" Basierend auf der Grundtheorie der Röhreninteraktion können wir die Formel für die Resonanzenergie ableiten, die zu unserer Überraschung sehr einfach ist: Nur der Nanoröhrendurchmesser ist die entscheidende Größe.
Die Forscher glauben, dass dieses Phänomen die Entwicklung von Kommunikations-, Spektroskopie-, Bildgebungs- und hoch-einstellbaren Nahinfrarot-Quantenkaskaden-Lasern fördern kann.
Kono Team regelmäßig angeordneten Nanoröhrchen Pionier Vorrichtung Entwicklungsteam verwenden. Co-Autoren der Studie, Postdoc Team Weilu Gao, dass Kono, herkömmlicher Halbleiterlaser des Lasers hängt von dem Bandabstand-Material, aber dies ist nicht ein Quantenkaskadenlaser . Weilu Gao sagte: „Quanten-Kaskaden-Laser-Wellenlänge unabhängig Bandgap unserer Lasers zu dieser Kategorie gehören, ist, dass wir nur durch den Durchmesser der Nanoröhren zu ändern, ist es die Energie der Plasmonresonanz zu stimmen, ohne die Notwendigkeit zu prüfen, möglich ist. Probleme Lücke. "
Kono auch vorhergesagt, dass dieses Tor, Nanoröhrchen-Filme regelmäßig angeordnet sind, wird Physiker Luttingerflüssigkeit Möglichkeit zu untersuchen, eindimensionale Leiter Elektronentheorie zusammenwirkt.
Laut Kono: "Die eindimensionale Metallprädiktion unterscheidet sich stark von zweidimensionalen und dreidimensionalen Metallen. Kohlenstoff-Nanoröhren sind einer der besten Kandidaten, um Luttingers Flüssigkeitsverhalten zu beobachten. Die Forschung mit einzelnen Nanoröhren ist ziemlich schwierig, aber wir haben eine Makroskopische eindimensionale Systeme, Fermi-Energie kann durch Dotieren oder Gating eingestellt werden, wir können sogar eindimensionale Halbleiter in eindimensionale Metalle umwandeln, daher ist dies ein ideales System zur Untersuchung solcher physikalischer Phänomene.
Tokyo Metropolitan University Professor für Physik Yanagi Zusammenhalt ist in erster Autor des Papiers Co-Autoren gehören auch: Absolvent der Tokyo Metropolitan University Ryotaro Okada und Yota Ichinose, der Assistent Professor Yohei Yomogida und Rice University Doktorand Fumiya Katsutani. Kono ist Professor für Elektro- und Computertechnik / Physik und Astronomie / nano-Materialien Wissenschaft und Technik.
Die Studie wird von der japanischen Gesellschaft zur Förderung der Forschungsförderung (KAKENHI), Japan Science and Technology die Entwicklung von Kernprojekten, Yamada Science Foundation und dem US Department of Energy Basic Energy Science Program, die National Science Foundation und der Robert Welcher Foundation zur Förderung Finanzierung.