Según el informe de la consultora Meymers, los científicos de la Universidad de Rice y la Universidad Metropolitana de Tokio observaron un nuevo efecto cuántico en la película de nanotubos de carbono. Este efecto cuántico puede contribuir al láser único. Y otros dispositivos optoelectrónicos de I + D.
El equipo de investigación de 'Rice-Tokio' informó que al usar nanotubos de carbono de paredes simples como campos de confinamiento cuántico plasmónico, la capacidad de manipular la luz a escala cuántica ha tenido un progreso significativo.
El fenómeno fue descubierto en el físico de la Universidad Rice, Estados Unidos laboratorio de Junichiro Kono, esto podría convertirse en una tecnología clave en el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos nanoescala láser en el infrarrojo cercano, a nanoescala en el infrarrojo cercano láser emite una longitud de onda viga continua es demasiado corta para El nivel actual de tecnología aún no se ha realizado.
Nature Communications publica una descripción detallada de este nuevo estudio.
El equipo de Kono encontró este método de "nanotubos de carbono muy ajustados en películas del tamaño de una oblea" que puede lograr experimentos que son difíciles de lograr en agregados de nanotubos simples o enredados. Esto atrajo la atención de Kazuhiro Yanagi, un físico de la Universidad Metropolitana de Tokio. Yanagi se especializa en física condensada en nanomateriales. Las dos partes comenzaron la investigación conjunta.
Kono presentó el proyecto de cooperación y dijo: 'En esta investigación, Yanagi proporcionó la' técnica de activación '(esta tecnología puede controlar la densidad de electrones en la película de nanotubos). Proporcionamos la tecnología de alineación CNT. Esta es la primera vez que fabricamos una película de nanotubo de carbono de gran superficie con una "compuerta cerrada" que nos permite inyectar y extraer una gran cantidad de electrones libres.
Yanagi agregó: "La tecnología de control de compuertas es muy útil, pero los nanotubos de carbono en las membranas que utilicé anteriormente están dispuestos aleatoriamente. Esta situación es muy frustrante porque no puedo conocer con precisión los nanotubos en este tipo de película. La naturaleza unidimensional de esto, y esto es realmente muy importante. La película proporcionada por el equipo de Kono es muy sorprendente, porque estas películas finalmente pueden ayudarme a resolver este problema.
Los dos equipos combinaron las técnicas para lograr el reto de "inyectar electrones en nanotubos que tienen solo 1 nanómetro de ancho y luego excitarlos con luz polarizada". El ancho de los nanotubos de carbono captura los electrones en el pozo cuántico, donde los átomos y el La energía de las partículas atómicas está "restringida" en un cierto estado o subbanda. La luz polarizada hace que oscilen rápidamente entre las paredes del tubo. Kono piensa: "Mientras haya suficientes electrones, pueden actuar como plasma".
Kono dijo: "El plasma se agita en una estructura de carga confinamiento colectivo para una placa plana, una película, una cinta, una partícula o esfera, Si interrumpe estos sistemas (típicamente usando un haz de luz), que será una vectores gratis Las frecuencias propias se mueven colectivamente. "Y este efecto está determinado por la cantidad de electrones y el tamaño y la forma del objeto.
En experimentos en la Universidad Rice en los Estados Unidos, debido a que los nanotubos son tan delgados, la energía entre las subbandas cuánticas es casi igual a la energía del plasma. Kono piensa: 'Este es el mecanismo cuántico de plasmones, donde las subbandas La transición se conoce como el plasmón intersubbanco (ISP). Los investigadores han estudiado este fenómeno en pozos cuánticos de semiconductores artificiales en el rango de longitud de onda del infrarrojo ultralargo, pero esta investigación es la primera vez que ocurre una ocurrencia natural en materiales de baja dimensión. El fenómeno se observa bajo la condición de una longitud de onda corta '.
Esta muy compleja "dependencia del voltaje de compuerta" detectada en la respuesta del plasmón es una sorpresa, como lo es en los nanotubos de una sola pared de metal y semiconductor. Kono piensa: "Estudiando nanómetros ligeros" Basado en la teoría básica de la interacción de los tubos, podemos derivar la fórmula de la energía de resonancia. Para nuestra sorpresa, esta fórmula es muy simple. Solo el diámetro de los nanotubos es la variable decisiva.
Los investigadores creen que este fenómeno puede promover el desarrollo de comunicaciones, espectroscopía, formación de imágenes y láseres cuánticos en cascada casi infrarrojos altamente ajustables.
Kono equipo utilizando nanotubos regularmente dispuestas equipo de desarrollo dispositivo pionero. Los co-autores del estudio, compañero de equipo de post-doctorado Weilu Gao que Kono, láseres semiconductores convencionales del láser depende del material de banda prohibida, pero esto no es un láser de cascada cuántica . Weilu Gao dijo: "longitud de onda de láser de cascada cuántica es independiente de nuestra banda prohibida láser pertenecen a esta categoría, sólo cambiando el diámetro de los nanotubos, es posible sintonizar la energía de resonancia de plasmones, sin necesidad de tener en cuenta. brecha de problemas. '
Kono también predijo que esta puerta, películas de nanotubos están dispuestos regularmente será físico Luttinger oportunidad líquido a estudiar, conductores unidimensionales interactuar teoría de los electrones.
Según Kono: "La predicción metálica unidimensional es muy diferente de la de los metales bidimensionales y tridimensionales. Los nanotubos de carbono son uno de los mejores candidatos para observar el comportamiento líquido de Luttinger. La investigación con nanotubos individuales es bastante difícil, pero hemos establecido una Sistemas macroscópicos unidimensionales: la energía de Fermi puede ajustarse mediante dopaje o compuerta e incluso podemos convertir semiconductores unidimensionales en metales unidimensionales, por lo que este es un sistema ideal para estudiar dichos fenómenos físicos.
profesor de la Universidad Metropolitana de Tokio de la física Yanagi la cohesión es el primer autor de los co-autores del artículo también incluye: Graduados de la Universidad de Tokyo Metropolitan Ryotaro Okada y Yota Ichinose, el Profesor Adjunto Yohei Yomogida, y la Universidad Rice estudiante graduado Fumiya Katsutani. Kono es Profesor de Electrónica e Ingeniería Informática / Física y Astronomía / Ciencia de los Materiales y Nanoingeniería.
El estudio realizado por la Sociedad Japonesa para la Promoción de las becas de investigación (KAKENHI), Japón Ciencia y Tecnología para promover el desarrollo de proyectos básicos, Science Foundation Yamada y el Departamento de Programa Científico de la Energía Básica de Energía, la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos y la Fundación Robert Welch Financiamiento