ടങ്സ്റ്റൺ ഡിസെലെനൈഡിൻ്റെ നേർത്ത പാളിയിൽ ഒരു വൈദ്യുതധാര പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, അത് അസാധാരണമായ രീതിയിൽ തിളങ്ങാൻ തുടങ്ങുന്നു. മറ്റ് അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കൾക്ക് പുറപ്പെടുവിക്കാൻ കഴിയുന്ന സാധാരണ പ്രകാശത്തിന് പുറമേ, ടങ്സ്റ്റൺ ഡിസെലെനൈഡ് വളരെ പ്രത്യേക തരം ശോഭയുള്ള ക്വാണ്ടം പ്രകാശവും ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ പ്രത്യേക പോയിൻ്റുകളിൽ മാത്രം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. അതിൽ ഫോട്ടോണുകളുടെ ഒരു ശ്രേണി അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവ എല്ലായ്പ്പോഴും ഓരോന്നായി പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു-ഒരിക്കലും ജോഡികളായോ കുലകളായോ അല്ല. സിംഗിൾ ഫോട്ടോണുകൾ ആവശ്യമുള്ള ക്വാണ്ടം ഇൻഫർമേഷൻ, ക്വാണ്ടം ക്രിപ്റ്റോഗ്രഫി എന്നീ മേഖലകളിലെ പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് ഈ ആൻ്റി-ബഞ്ചിംഗ് ഇഫക്റ്റ് അനുയോജ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, വർഷങ്ങളായി, ഈ ഉദ്വമനം ഒരു നിഗൂഢതയായി തുടരുന്നു.

TU വിയന്നയിലെ ഗവേഷകർ ഇപ്പോൾ ഇത് വിശദീകരിച്ചു: മെറ്റീരിയലിലെയും മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെയിനിലെയും ഒരൊറ്റ ആറ്റോമിക് വൈകല്യങ്ങളുടെ സൂക്ഷ്മമായ പ്രതിപ്രവർത്തനം ഈ ക്വാണ്ടം ലൈറ്റ് ഇഫക്റ്റിന് കാരണമാകുന്നു. ഇലക്‌ട്രോണുകൾ മെറ്റീരിയലിലെ നിർദ്ദിഷ്ട സ്ഥലങ്ങളിലേക്ക് എങ്ങനെ നയിക്കപ്പെടുന്നുവെന്നും അവിടെ ഒരു വൈകല്യത്താൽ പിടിച്ചെടുക്കപ്പെടുകയും ഊർജ്ജം നഷ്ടപ്പെടുകയും ഫോട്ടോൺ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നത് കമ്പ്യൂട്ടർ സിമുലേഷനുകൾ കാണിക്കുന്നു. ക്വാണ്ടം ലൈറ്റ് പസിലിനുള്ള പരിഹാരം ഇപ്പോൾ ഫിസിക്കൽ റിവ്യൂ ലെറ്റേഴ്സിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.

മൂന്ന് ആറ്റങ്ങൾ മാത്രം കനം

ടങ്സ്റ്റൺ ഡിസെലെനൈഡ് വളരെ നേർത്ത പാളികൾ ഉണ്ടാക്കുന്ന ഒരു ദ്വിമാന പദാർത്ഥമാണ്. അത്തരം പാളികൾക്ക് മൂന്ന് ആറ്റോമിക് പാളികൾ മാത്രമേ കനം ഉള്ളൂ, മധ്യഭാഗത്ത് ടങ്സ്റ്റൺ ആറ്റങ്ങൾ, താഴെയും മുകളിലുമായി സെലിനിയം ആറ്റങ്ങളുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. "ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു വൈദ്യുത വോൾട്ടേജ് പ്രയോഗിച്ചുകൊണ്ടോ അല്ലെങ്കിൽ അനുയോജ്യമായ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് വികിരണം ചെയ്യുന്നതിലൂടെയോ ലെയറിലേക്ക് ഊർജ്ജം നൽകുകയാണെങ്കിൽ, അത് തിളങ്ങാൻ തുടങ്ങും," TU വിയന്നയിലെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് തിയറിറ്റിക്കൽ ഫിസിക്സിൽ നിന്നുള്ള ലൂക്കാസ് ലിൻഹാർട്ട് വിശദീകരിക്കുന്നു. “ഇത് തന്നെ അസാധാരണമല്ല, പല വസ്തുക്കളും അത് ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ടങ്സ്റ്റൺ ഡിസെലെനൈഡ് പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന പ്രകാശം വിശദമായി വിശകലനം ചെയ്തപ്പോൾ, സാധാരണ വെളിച്ചത്തിന് പുറമേ, അസാധാരണമായ ഗുണങ്ങളുള്ള ഒരു പ്രത്യേക തരം പ്രകാശം കണ്ടെത്തി.

ഈ പ്രത്യേക സ്വഭാവമുള്ള ക്വാണ്ടം പ്രകാശത്തിൽ പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ഫോട്ടോണുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു - അവ എല്ലായ്പ്പോഴും വ്യക്തിഗതമായി പുറത്തുവിടുന്നു. ഒരേ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള രണ്ട് ഫോട്ടോണുകൾ ഒരേ സമയം കണ്ടെത്തുന്നത് ഒരിക്കലും സംഭവിക്കുന്നില്ല. “ഈ ഫോട്ടോണുകൾ മെറ്റീരിയലിൽ ക്രമരഹിതമായി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയില്ലെന്നും എന്നാൽ ഈ ഫോട്ടോണുകളിൽ പലതും ഒന്നിന് പുറകെ ഒന്നായി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ചില പോയിൻ്റുകൾ ടങ്സ്റ്റൺ ഡൈസെലെനൈഡ് സാമ്പിളിൽ ഉണ്ടായിരിക്കണമെന്നും ഇത് നമ്മോട് പറയുന്നു,” പ്രൊഫസർ ഫ്ലോറിയൻ ലിബിഷ് വിശദീകരിക്കുന്നു. - ഡൈമൻഷണൽ മെറ്റീരിയലുകൾ.

ഈ പ്രഭാവം വിശദീകരിക്കുന്നതിന്, ഒരു ക്വാണ്ടം ഫിസിക്കൽ തലത്തിലുള്ള മെറ്റീരിയലിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സ്വഭാവത്തെക്കുറിച്ച് വിശദമായി മനസ്സിലാക്കേണ്ടതുണ്ട്. ടങ്സ്റ്റൺ ഡിസെലെനൈഡിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് വ്യത്യസ്ത ഊർജ്ജ നിലകൾ ഉൾക്കൊള്ളാൻ കഴിയും. ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ഉയർന്ന ഊർജ്ജത്തിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന ഊർജ്ജാവസ്ഥയിലേക്ക് മാറുകയാണെങ്കിൽ, ഒരു ഫോട്ടോൺ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, താഴ്ന്ന ഊർജ്ജത്തിലേക്കുള്ള ഈ കുതിപ്പ് എല്ലായ്പ്പോഴും അനുവദനീയമല്ല: ഇലക്ട്രോണിന് ചില നിയമങ്ങൾ പാലിക്കേണ്ടതുണ്ട് - ആക്കം, കോണീയ ആക്കം എന്നിവയുടെ സംരക്ഷണം.

ഈ സംരക്ഷണ നിയമങ്ങൾ കാരണം, ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിലുള്ള ഒരു ഇലക്ട്രോൺ അവിടെ നിലനിൽക്കണം - മെറ്റീരിയലിലെ ചില അപൂർണതകൾ ഊർജ്ജാവസ്ഥകളെ മാറ്റാൻ അനുവദിക്കുന്നില്ലെങ്കിൽ. “ടങ്സ്റ്റൺ ഡിസെലിനൈഡ് പാളി ഒരിക്കലും പൂർണമല്ല. ചില സ്ഥലങ്ങളിൽ ഒന്നോ അതിലധികമോ സെലിനിയം ആറ്റങ്ങൾ കാണാതെ പോയേക്കാം,” ലൂക്കാസ് ലിൻഹാർട്ട് പറയുന്നു. "ഇത് ഈ മേഖലയിലെ ഇലക്ട്രോൺ അവസ്ഥകളുടെ ഊർജ്ജത്തെയും മാറ്റുന്നു."

മാത്രമല്ല, മെറ്റീരിയൽ പാളി ഒരു തികഞ്ഞ തലം അല്ല. തലയിണയിൽ പരത്തുമ്പോൾ ചുളിവുകൾ വീഴുന്ന പുതപ്പ് പോലെ, ചെറിയ പിന്തുണാ ഘടനകളിൽ മെറ്റീരിയൽ പാളി സസ്പെൻഡ് ചെയ്യുമ്പോൾ ടങ്സ്റ്റൺ ഡിസെലെനൈഡ് പ്രാദേശികമായി നീളുന്നു. ഈ മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദങ്ങൾ ഇലക്ട്രോണിക് ഊർജ്ജ നിലകളിലും സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു.

"ഭൗതിക വൈകല്യങ്ങളുടെയും പ്രാദേശിക സമ്മർദ്ദങ്ങളുടെയും ഇടപെടൽ സങ്കീർണ്ണമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഒരു കമ്പ്യൂട്ടറിൽ രണ്ട് ഇഫക്റ്റുകളും അനുകരിക്കുന്നതിൽ ഞങ്ങൾ ഇപ്പോൾ വിജയിച്ചു, ”ലൂക്കാസ് ലിൻഹാർട്ട് പറയുന്നു. "ഈ ഇഫക്റ്റുകളുടെ സംയോജനത്തിന് മാത്രമേ വിചിത്രമായ ലൈറ്റ് ഇഫക്റ്റുകൾ വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയൂ എന്ന് ഇത് മാറുന്നു."

ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ സൂക്ഷ്മതല പ്രദേശങ്ങളിൽ, വൈകല്യങ്ങളും ഉപരിതല സമ്മർദ്ദങ്ങളും ഒരുമിച്ച് പ്രത്യക്ഷപ്പെടുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഊർജ്ജ നിലകൾ ഉയർന്നതിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്ക് മാറുകയും ഫോട്ടോൺ പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ക്വാണ്ടം ഫിസിക്‌സിൻ്റെ നിയമങ്ങൾ രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകളെ ഒരേ സമയം കൃത്യമായി ഒരേ അവസ്ഥയിലാക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നില്ല, അതിനാൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഓരോന്നായി ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് വിധേയമാകണം. തൽഫലമായി, ഫോട്ടോണുകൾ ഓരോന്നായി പുറത്തുവരുന്നു.

അതേസമയം, മെറ്റീരിയലിൻ്റെ മെക്കാനിക്കൽ വികലമാക്കൽ വൈകല്യത്തിൻ്റെ സമീപത്ത് ധാരാളം ഇലക്ട്രോണുകൾ ശേഖരിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു, അങ്ങനെ അവസാനത്തേത് അതിൻ്റെ അവസ്ഥ മാറ്റി ഒരു ഫോട്ടോൺ പുറപ്പെടുവിച്ചതിന് ശേഷം മറ്റൊരു ഇലക്ട്രോൺ കാലെടുത്തുവയ്ക്കാൻ എളുപ്പത്തിൽ ലഭ്യമാണ്.

അൾട്രാത്തിൻ 2-ഡി മെറ്റീരിയലുകൾ മെറ്റീരിയൽ സയൻസിന് പൂർണ്ണമായും പുതിയ സാധ്യതകൾ തുറക്കുന്നുവെന്ന് ഈ ഫലം വ്യക്തമാക്കുന്നു.