Kung ang usa ka sulog gipadapat sa usa ka nipis nga layer sa tungsten diselenide, kini magsugod sa pagdan-ag sa usa ka talagsaon nga paagi. Dugang pa sa ordinaryo nga kahayag, nga ang ubang mga semiconductor nga mga materyales mahimong emit, tungsten diselenide usab og usa ka espesyal kaayo nga matang sa mahayag nga quantum kahayag, nga gibuhat lamang sa piho nga mga punto sa materyal. Naglangkob kini sa usa ka serye sa mga photon nga kanunay nga gibuga sa usag usa-dili gyud pares o pungpong. Kini nga anti-bunching nga epekto hingpit alang sa mga eksperimento sa natad sa quantum information ug quantum cryptography, diin gikinahanglan ang usa ka photon. Bisan pa, sa daghang mga tuig, kini nga pagpagawas nagpabilin nga usa ka misteryo.

Ang mga tigdukiduki sa TU Vienna karon nagpatin-aw niini: Ang usa ka maliputon nga interaksyon sa usa ka atomic nga depekto sa materyal ug mekanikal nga strain ang responsable niini nga quantum light effect. Gipakita sa mga simulation sa kompyuter kung giunsa ang mga electron gipadpad sa mga piho nga lugar sa materyal, diin nakuha sila sa usa ka depekto, nawad-an sa enerhiya ug nagpagawas sa usa ka photon. Ang solusyon sa quantum light puzzle namantala na karon sa Physical Review Letters.

Tulo lang ka atomo ang gibag-on

Ang Tungsten diselenide usa ka duha ka dimensyon nga materyal nga nagporma labi ka nipis nga mga sapaw. Ang ingon nga mga lut-od mao lamang ang tulo ka atomic layer nga gibag-on, nga adunay mga atomo sa tungsten sa tunga, inubanan sa mga atomo sa selenium sa ubos ug sa ibabaw. "Kon ang enerhiya gihatag ngadto sa layer, pananglitan pinaagi sa paggamit sa usa ka electrical boltahe o pinaagi sa irradiating kini sa kahayag sa usa ka angay nga wavelength, kini magsugod sa pagsidlak," mipasabut Lukas Linhart gikan sa Institute sa Theoretical Physics sa TU Vienna. "Kini sa iyang kaugalingon dili talagsaon, daghang mga materyales ang naghimo niana. Bisan pa, sa dihang ang kahayag nga gipagawas sa tungsten diselenide gisusi sa detalye, dugang sa ordinaryong kahayag usa ka espesyal nga matang sa kahayag nga adunay talagsaon kaayo nga mga kabtangan ang nakit-an.

Kining espesyal nga kinaiyahan quantum nga kahayag naglangkob sa mga photon sa piho nga wavelength-ug sila kanunay nga gibuga sa tagsa-tagsa. Dili gayud mahitabo nga ang duha ka mga photon sa parehas nga wavelength makita sa samang higayon. "Kini nagsulti kanato nga kini nga mga photon dili mahimo nga sulagma sa materyal, apan kinahanglan nga adunay piho nga mga punto sa tungsten diselenide sample nga makahimo sa daghan niini nga mga photon, sa usag usa," mipasabut si Propesor Florian Libisch, kansang panukiduki nagpunting sa duha. - dimensional nga mga materyales.

Ang pagpatin-aw niini nga epekto nagkinahanglan ug detalyadong pagsabot sa kinaiya sa mga electron sa materyal sa quantum physical level. Ang mga electron sa tungsten diselenide mahimong mag-okupar sa lainlaing mga estado sa enerhiya. Kung ang usa ka electron mausab gikan sa usa ka kahimtang sa taas nga enerhiya ngadto sa usa ka kahimtang sa ubos nga enerhiya, usa ka photon ang gipagawas. Apan, kini nga paglukso ngadto sa mas ubos nga enerhiya dili kanunay gitugotan: Ang electron kinahanglang mosunod sa pipila ka mga balaod—ang pagkonserba sa momentum ug angular nga momentum.

Tungod niini nga mga balaod sa konserbasyon, ang usa ka electron sa usa ka high-energy quantum state kinahanglan nga magpabilin didto-gawas kung ang pipila ka mga pagkadili hingpit sa materyal nagtugot sa mga estado sa enerhiya nga mausab. "Ang usa ka tungsten diselenide layer dili gyud perpekto. Sa pipila ka mga lugar, usa o daghang mga atomo sa selenium ang mahimong nawala, ”ingon ni Lukas Linhart. "Kini usab nagbag-o sa kusog sa mga estado sa elektron sa kini nga rehiyon."

Dugang pa, ang materyal nga layer dili usa ka hingpit nga eroplano. Sama sa usa ka habol nga kunot kung gibuklad sa usa ka unlan, ang tungsten diselenide moinat sa lokal kung ang materyal nga layer gisuspinde sa gagmay nga mga istruktura sa suporta. Kini nga mga mekanikal nga kapit-os adunay epekto usab sa mga estado sa enerhiya sa elektroniko.

"Ang interaksyon sa mga depekto sa materyal ug lokal nga mga strain komplikado. Bisan pa, nagmalampuson na kami karon sa pagtulad sa duha nga mga epekto sa usa ka kompyuter, ”ingon ni Lukas Linhart. "Ug kini nahimo nga ang kombinasyon lamang niini nga mga epekto ang makapatin-aw sa katingad-an nga mga epekto sa kahayag."

Sa mga mikroskopiko nga mga rehiyon sa materyal, diin ang mga depekto ug mga strain sa nawong makita nga magkauban, ang lebel sa enerhiya sa mga electron mausab gikan sa taas ngadto sa ubos nga kahimtang sa enerhiya ug mopagawas ug photon. Ang mga balaod sa quantum physics wala magtugot sa duha ka mga electron nga anaa sa eksaktong parehas nga kahimtang sa samang higayon, ug busa, ang mga electron kinahanglang moagi niini nga proseso sa tagsa-tagsa. Ingon usa ka sangputanan, ang mga photon gipagawas sa usag usa, ingon usab.

Sa samang higayon, ang mekanikal nga pagtuis sa materyal makatabang sa pagtigum sa usa ka dako nga gidaghanon sa mga electron sa palibot sa depekto aron ang lain nga electron mao ang dali nga magamit sa lakang sa human sa katapusan nga usa nga nausab sa iyang kahimtang ug mibuga sa usa ka photon.

Gipakita niini nga resulta nga ang ultrathin 2-D nga mga materyales nagbukas sa hingpit nga bag-ong mga posibilidad alang sa siyensya sa mga materyales.