Secondo il rapporto di consulenza di Meymers, gli scienziati della Rice University e della Tokyo Metropolitan University in Giappone hanno osservato un nuovo effetto quantistico nei film di nanotubi di carbonio e questo effetto quantico potrebbe contribuire a laser unici. E altri dispositivi optoelettronici R & D
Il gruppo di ricerca "Rice-Tokyo" ha riferito che utilizzando nanotubi di carbonio a parete singola come campi di confinamento quantistico plasmonico, la capacità di manipolare la luce alla scala quantistica ha fatto progressi significativi.
Il fenomeno è stato scoperto nel fisico Stati Uniti Rice University laboratorio di Junichiro Kono, questo potrebbe diventare una tecnologia chiave per lo sviluppo di dispositivi optoelettronici nanoscala vicino infrarosso laser, su scala nanometrica vicino infrarosso laser emette una lunghezza d'onda trave continua è troppo breve per L'attuale livello di tecnologia non può ancora essere raggiunto.
Nature Communications pubblica una descrizione dettagliata di questo nuovo studio.
Il team di Kono ha trovato questo metodo di "nanotubi di carbonio disposti in modo molto stretto in film di dimensioni wafer" in grado di realizzare esperimenti difficili da ottenere in aggregati di nanotubi singoli o entangled. Ciò attirò l'attenzione di Kazuhiro Yanagi, un fisico della Tokyo Metropolitan University, che si specializzò in fisica condensata nei nanomateriali e le due parti iniziarono una ricerca congiunta.
Kono sul progetto di cooperazione, detto: 'Questo studio, Yanagi fornire un' gating (tecnica gating) '(La tecnologia può essere controllato nanotubo densità della pellicola di elettroni), forniamo allineati tecnologia nanotubi di carbonio questa è la prima volta che abbiamo prodotto con 'cancello gating (gate)' di disposti regolarmente pellicola di nanotubi di carbonio come una vasta area, in modo da ottenere una grande iniezione di elettroni liberi e rimosso '.
Yanagi ha aggiunto: "La tecnologia di controllo delle porte è molto utile, ma i nanotubi di carbonio nelle membrane che ho usato prima sono disposti in modo casuale Questa situazione è molto frustrante perché non riesco a conoscere con precisione i nanotubi in questo tipo di film. La natura unidimensionale di questo, e questo è davvero molto importante.Il film fornito dal team Kono è molto sorprendente, perché questi film possono finalmente aiutarmi a risolvere questo problema.
Queste due tecnologie squadra realizzato 'sarà in un elettrone nanotubi parenterale nanometri, che poi eccitato con polarizzato' problema. La larghezza del nanotubo di carbonio elettroni catturati nel pozzo quantico, ed in cui gli atomi alchilenici particelle atomiche energia sono 'limitati' stato o in una sottobanda e polarizzazione che rapidamente oscillano tra pareti Kono che: 'finché c'è abbastanza elettroni, possono agire come un plasma' ..
Kono ha detto: "Il plasma è una sorta di oscillazione della carica collettiva in una struttura limitata: per un piatto, un pezzo di pellicola, un nastro, una particella o una sfera, se disturbi questi sistemi (di solito usando un raggio di luce), questi vettori liberi Le frequenze proprie si muovono collettivamente. "E questo effetto è determinato dal numero di elettroni e dalla dimensione e forma dell'oggetto.
Negli esperimenti della Rice University negli Stati Uniti, poiché i nanotubi sono così sottili, l'energia tra le sotto-bande quantistiche è quasi uguale all'energia del plasma.Kono pensa: 'Questo è il meccanismo quantistico dei plasmoni, dove le sotto-bande La transizione è nota come plasmone intersottobanda (ISP): i ricercatori hanno studiato questo fenomeno in pozzi quantici artificiali a semiconduttore nell'intervallo di lunghezza d'onda dell'ultra-lontano infrarosso, ma questa ricerca è la prima volta che si verifica in materiali a bassa dimensionalità. Il fenomeno si osserva sotto la condizione di una lunghezza d'onda corta ".
Questa "dipendenza della tensione di gate" molto complessa rilevata nella risposta del plasmone è una sorpresa, come lo è nei nanotubi a parete singola di metallo e semiconduttori, Kono crede: "Ricercando nanometri leggeri" Basandoci sulla teoria di base dell'interazione dei tubi, possiamo ricavare la formula per l'energia di risonanza, con nostra sorpresa questa formula è molto semplice: solo il diametro del nanotubo è la variabile decisiva.
I ricercatori ritengono che questo fenomeno possa promuovere lo sviluppo di comunicazioni, spettroscopia, imaging e laser a cascata quantica a infrarossi vicini altamente regolabili.
squadra Kono utilizzando nanotubi disposti regolarmente team di sviluppo dispositivo pioniere. Co-autori dello studio, postdottorato compagni di squadra Weilu Gao che Kono, convenzionali laser a semiconduttore del laser dipende dal materiale gap di banda, ma questo non è un laser a cascata quantica . Weilu Gao ha detto: "quantum lunghezza d'onda laser a cascata è bandgap indipendente nostro laser appartengono a questa categoria abbiamo solo cambiando il diametro dei nanotubi, è possibile regolare l'energia di risonanza plasmonica, senza la necessità di prendere in considerazione. Problema di spacco. '
Kono anche previsto che questa porta, pellicole di nanotubi sono regolarmente disposti verrà fisico Luttinger possibilità liquido di studiare, conduttori unidimensionali interagenti teoria dell'elettrone.
Secondo Kono: "La previsione del metallo unidimensionale è molto diversa dai metalli bidimensionali e tridimensionali.I nanotubi di carbonio sono uno dei migliori candidati per osservare il comportamento liquido di Luttinger.La ricerca su singolo nanotubo è piuttosto difficile, ma abbiamo stabilito un Sistemi monodimensionali macroscopici: l'energia di Fermi può essere regolata mediante drogaggio o gating: possiamo anche convertire semiconduttori monodimensionali in metalli unidimensionali, quindi questo è un sistema ideale per studiare tali fenomeni fisici.
professore di Tokyo Metropolitan University di fisica Yanagi coesione è il primo autore di co-autori della carta includono anche: Laurea di Tokyo Metropolitan University Ryotaro Okada e Yota Ichinose, l'Assistant Professor Yohei Yomogida, e la Rice University studente laureato Fumiya Katsutani. Kono è un professore di ingegneria elettrica e informatica / fisica e astronomia / nano-scienza dei materiali e ingegneria.
Lo studio della Società Giapponese per la Promozione degli assegni di ricerca (KAKENHI), Giappone scienza e la tecnologia per promuovere lo sviluppo di progetti di base, Yamada Science Foundation e dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti Scienza Basic Program di energia, della National Science Foundation e la Welch Fondazione Robert finanziamento.