Ток вольфрам диеленидинин жука катмарына колдонулганда, ал өтө адаттан тыш жаркылдай баштайт. Башка жарым өткөргүч материалдар чыгара турган кадимки жарыктан тышкары, вольфрам дизелиди да материалдын белгилүү чекиттеринде гана жаралган жаркыраган кванттык жарыктын өзгөчө түрүн чыгарат. Ал ар дайым бирден-эч качан жуп же десте болуп чыгарылуучу бир катар фотондордон турат. Бул анти-байланыш эффекти жалгыз фотондор талап кылынган кванттык маалымат жана кванттык криптография жаатындагы эксперименттер үчүн эң сонун. Бирок, көп жылдар бою бул эмиссия табышмак бойдон калууда.

Вена университетинин изилдөөчүлөрү муну мындайча түшүндүрүштү: Бул кванттык жарык эффекти үчүн материалдык жана механикалык штаммдагы бир атомдук кемчиликтердин тымызын өз ара аракеттенүүсү жооптуу. Компьютердик симуляциялар электрондордун материалдын белгилүү жерлерине кандайча айдалып, кемчилик менен кармалып, энергияны жоготуп, фотонду чыгарарын көрсөтөт. Кванттык жарык табышмактын чечими азыр Physical Review Letters журналында жарыяланды.

Болгону үч атомдун жоондугу

Вольфрам диелениди - өтө жука катмарларды түзгөн эки өлчөмдүү материал. Мындай катмарлар үч гана атомдук катмардан турат, алардын ортосунда вольфрам атомдору бар, ылдыйда жана жогоруда селен атомдору кошулат. Вена университетинин теориялык физика институтунан Лукас Линхарт: «Эгер катмарга энергия берилсе, мисалы, электрдик чыңалуу аркылуу же ылайыктуу толкун узундуктагы жарык менен нурланса, ал жаркырап баштайт», - деп түшүндүрөт. «Мунун өзү адаттан тыш көрүнүш эмес, көптөгөн материалдар ушундай кылат. Бирок вольфрам дизелиди чыгарган жарыкты деталдуу талдап чыкканда, кадимки жарыктан тышкары өзгөчө өзгөчө касиетке ээ жарыктын түрү табылган».

Бул өзгөчө табияттагы кванттык жарык белгилүү толкун узундуктагы фотондордон турат жана алар ар дайым өзүнчө бөлүнүп чыгат. Бир эле учурда бир толкун узундугундагы эки фотондун аныкталышы эч качан болбойт. «Бул бизге бул фотондордун материалда туш келди пайда болушу мүмкүн эмес экенин, бирок вольфрам диеленид үлгүсүндө бул фотондордун көбүн биринин артынан бири өндүргөн белгилүү чекиттер болушу керектигин көрсөтүп турат», - деп түшүндүрөт изилдөөлөрү эки темага багытталган профессор Флориан Либиш. - өлчөмдүү материалдар.

Бул эффектти түшүндүрүү материалдагы электрондордун кыймыл-аракетин кванттык физикалык деңгээлде деталдуу түшүнүүнү талап кылат. Вольфрам диеленидиндеги электрондор ар кандай энергетикалык абалды ээлей алат. Эгерде электрон жогорку энергиялуу абалдан төмөнкү энергиялуу абалга өтсө, фотон чыгарылат. Бирок, төмөнкү энергияга бул секирүү дайыма эле жол берилбейт: электрон белгилүү бир мыйзамдарды кармашы керек - импульстун жана бурчтук импульстун сакталышы.

Бул сакталуу мыйзамдарына ылайык, жогорку энергиялуу квант абалындагы электрон ошол жерде калышы керек, эгерде материалдагы кээ бир кемчиликтер энергия абалынын өзгөрүшүнө жол бербесе. «Вольфрам диелениддик катмары эч качан идеалдуу болбойт. Кээ бир жерлерде бир же бир нече селен атому жок болушу мүмкүн”, - дейт Лукас Линхарт. "Бул ошондой эле бул аймактагы электрон мамлекеттеринин энергиясын өзгөртөт."

Болгондо да, материалдык катмар кемчиликсиз бир тегиздик эмес. Жаздыктын үстүнө жайганда бырыш түшкөн жууркан сыяктуу, вольфрам диселениди материалдык катмар кичинекей таяныч конструкцияларына илинген учурда жергиликтүү түрдө созулат. Бул механикалык стресстер электрондук энергиянын абалына да таасирин тийгизет.

«Материалдык кемчиликтер менен жергиликтүү штаммдардын өз ара аракеттенүүсү татаал. Бирок, биз азыр эки эффектти тең компьютерге окшоштурууга жетиштик”, - дейт Лукас Линхарт. "Жана бул эффекттердин айкалышы гана таң калыштуу жарык эффекттерин түшүндүрө алат экен."

Кемтиктер жана беттик штаммдар чогуу пайда болгон материалдын микроскопиялык аймактарында электрондордун энергетикалык деңгээли жогоркудан төмөнкү энергиялык абалга өтүп, фотонду чыгарат. Кванттык физиканын мыйзамдары эки электрондун бир убакта так бирдей абалда болушуна жол бербейт, ошондуктан электрондор бул процессти бир-бирден өткөрүшү керек. Натыйжада фотондор да бир-бирден чыгарылат.

Ошол эле учурда, материалдын механикалык бурмаланышы дефекттин жанында көп сандагы электрондордун топтолушуна жардам берет, ошондуктан акыркысы абалын өзгөртүп, фотонду чыгаргандан кийин дагы бир электрон кирип кетүүгө даяр болот.

Бул жыйынтык өтө жука 2-D материалдар материал таануу үчүн таптакыр жаңы мүмкүнчүлүктөрдү ачарын көрсөтүп турат.