Dema ku herikînek li qatek zirav a tungsten diselenidê tê sepandin, ew bi rengek pir neasayî dest pê dike. Ji bilî ronahiya asayî, ku materyalên din ên nîvconductor dikarin derbixin, tungsten diselenide celebek pir taybetî ya ronahiya kuantûmê ya geş çêdike, ku tenê li xalên taybetî yên materyalê tê afirandin. Ew ji rêze fotonan pêk tê ku her dem yek bi yek têne derxistin - qet ne bi cot û ne jî kom. Ev bandora dij-bunching ji bo ceribandinên di warê agahdariya kuantum û şîfrekirina kuantumê de, ku fotonên yekane hewce ne, bêkêmasî ye. Lêbelê, bi salan, ev belavbûn wekî sir maye.

Lêkolînerên li TU Viyanayê niha ev yek rave kirine: Têkiliya hûrgelê ya yekane kêmasiyên atomê yên di zencîreya maddî û mekanîkî de ji vê bandora ronahiya kuantumê berpirsiyar in. Simulasyonên kompîturê nîşan didin ku elektron çawa berbi cihên taybetî yên materyalê ve têne rêve kirin, li wir ew bi xeletiyek têne girtin, enerjiyê winda dikin û fotonek derdixin. Çareseriya kêşeya ronahiya kuantumê niha di Physical Review Letters de hate weşandin.

Tenê sê atom qalind

Tungsten diselenide materyalek du-alî ye ku tebeqeyên pir zirav çêdike. Tebeqên weha tenê sê tebeqeyên atomê qalind in, bi atomên tungstenê di navîn de, bi atomên seleniumê yên li jêr û jorîn ve girêdayî ne. Lukas Linhart ji Enstîtuya Fizîka Teorîk a TU Viyanayê rave dike: "Eger enerjî ji qatê re were peyda kirin, mînakî bi sepandina voltaja elektrîkê an bi tîrêjkirina wê bi ronahiya dirêjahiya pêlek guncaw re, ew dest bi ronahiyê dike." "Ev bi serê xwe ne asayî ye, gelek materyal wiya dikin. Lêbelê, dema ku ronahiya ku ji hêla tungsten diselenide ve hatî belav kirin bi hûrgulî hate analîz kirin, ji bilî ronahiya asayî celebek taybetî ya ronahiyê bi taybetmendiyên pir neasayî hate dîtin."

Ev ronahiya kuantûmê ya xwezaya taybet ji fotonên dirêjahiya pêlên taybetî pêk tê - û ew her gav bi ferdî têne derxistin. Qet çênabe ku du fotonên heman dirêjahiya pêlê di heman demê de werin dîtin. Profesor Florian Libisch, ku lêkolîna wî li ser du kesan disekine, rave dike: "Ev ji me re vedibêje ku ev foton bi rasthatinî di materyalê de nayên hilberandin, lê divê di nimûneya tungsten dîselenîdê de hin xal hebin ku gelek ji van fotonan, yek li pey hev çêdikin." - materyalên dimensîyonî.

Ravekirina vê bandorê pêdivî bi têgihiştina hûrgulî ya tevgera elektronên di materyalê de li ser astek fizîkî ya kuantûmê heye. Elektronên di tungsten diselenide dikarin rewşên enerjiyê yên cihêreng dagir bikin. Heger elektronek ji rewsa enerjiya zêde biguhere û bibe rewsa enerjiya kêmtir, fotonek derdikeve. Lêbelê, ev hilkişîna berbi enerjiyek kêmtir her gav nayê destûr kirin: Elektron pêdivî ye ku bi hin zagonan ve girêdayî be-parastina leza û leza goşeyê.

Ji ber van qanûnên parastinê, elektronek di rewşek kuantum a bi enerjiya bilind de divê li wir bimîne - heya ku hin kêmasiyên di materyalê de rê nedin ku rewşên enerjiyê biguhezînin. "Pêkek tungsten diselenide qet ne bêkêmasî ye. Li hin deveran, dibe ku yek an çend atomên selenium winda bibin, "dibêje Lukas Linhart. "Ev jî enerjiya dewletên elektron ên li vê herêmê diguhezîne."

Wekî din, tebeqeya materyal ne balafirek bêkêmasî ye. Mîna betaniyek ku dema li ser balîfekê belav dibe diqelişe, dema ku tebeqeya materyalê li ser strukturên piştgiriyê yên piçûk tê sekinandin, tungsten diselenide li herêmî dirêj dibe. Van zextên mekanîkî jî bandorek li ser dewletên enerjiya elektronîkî dikin.

"Têkiliya kêmasiyên maddî û tengasiyên herêmî tevlihev e. Lêbelê, me naha di simulasyona her du bandorên li ser komputerê de biserket, "dibêje Lukas Linhart. "Û derket holê ku tenê berhevoka van bandoran dikare bandorên ronahiyê yên xerîb rave bike."

Li wan herêmên mîkroskopî yên maddeyê, ku kêmasî û çewisandinên rûvî bi hev re xuya dibin, asta enerjiyê ya elektronan ji rewşek enerjiya bilind berbi enerjiya kêm diguhere û fotonek derdixe. Zagonên fîzîka kuantûmê rê nade ku du elektron di heman demê de tam di heman rewşê de bin û ji ber vê yekê divê elektron yek bi yek vê pêvajoyê derbas bikin. Di encamê de foton jî yek bi yek derdixin holê.

Di heman demê de, guheztina mekanîkî ya materyalê dibe alîkar ku hejmareke mezin ji elektronan li dora kêmasiyê berhev bike da ku elektronek din bi hêsanî peyda bibe ku bikeve hundurê piştî ku ya paşîn rewşa xwe guhert û fotonek derxist.

Ev encam destnîşan dike ku materyalên 2-D yên ultra-tenik ji bo zanistiya materyalê îmkanên bi tevahî nû vedikin.