Nalika arus diterapkeun kana lapisan ipis tungsten diselenide, éta mimiti bersinar dina cara anu teu biasa. Salian lampu biasa, nu bahan semikonduktor séjén bisa emit, tungsten diselenide ogé ngahasilkeun tipe pisan husus tina lampu kuantum caang, nu dijieun ngan dina titik husus bahan. Ieu diwangun ku runtuyan foton nu salawasna dipancarkeun hiji-hiji-pernah di pasang atawa di kebat. Pangaruh anti-bunching ieu sampurna pikeun ékspérimén dina widang inpormasi kuantum sareng kriptografi kuantum, dimana foton tunggal diperyogikeun. Nanging, salami mangtaun-taun, émisi ieu tetep misteri.

Panaliti di TU Vienna ayeuna parantos ngajelaskeun ieu: Interaksi halus tina cacad atom tunggal dina bahan sareng galur mékanis anu tanggung jawab pikeun pangaruh cahaya kuantum ieu. Simulasi komputer nunjukkeun kumaha éléktron didorong ka tempat-tempat khusus dina bahan, dimana aranjeunna direbut ku cacad, kaleungitan énergi sareng ngaluarkeun foton. Solusi teka lampu kuantum ayeuna parantos diterbitkeun dina Surat Tinjauan Fisik.

Ngan tilu atom kandel

Tungsten diselenide mangrupakeun bahan dua diménsi anu ngabentuk lapisan pisan ipis. Lapisan sapertos kitu ngan ukur tilu lapisan atom kandel, kalayan atom tungsten di tengah, gandeng kana atom selenium di handap sareng di luhur. "Upami énérgi disayogikeun kana lapisan, contona ku cara nerapkeun tegangan listrik atanapi ku sinar sinar kalayan panjang gelombang anu cocog, éta mimiti caang," terang Lukas Linhart ti Institut Fisika Teoritis di TU Wina. "Ieu nyalira henteu biasa, seueur bahan anu ngalakukeun éta. Nanging, nalika lampu anu dipancarkeun ku tungsten diselenide dianalisis sacara rinci, salian ti lampu biasa, jinis cahaya khusus anu gaduh sipat anu teu biasa dideteksi.

Cahaya kuantum alam husus ieu diwangun ku foton panjang gelombang husus - sarta aranjeunna salawasna dipancarkeun individual. Teu kungsi kajadian dua foton panjang gelombang nu sarua dideteksi dina waktu nu sarua. "Ieu ngabejaan urang yen foton ieu teu bisa dihasilkeun sacara acak dina bahan, tapi kudu aya titik-titik nu tangtu dina sampel tungsten diselenide nu ngahasilkeun loba foton ieu, hiji sanggeus séjén," ngécéskeun Professor Florian Libisch, anu panalungtikan museurkeun kana dua. -bahan diménsi.

Ngajelaskeun éfék ieu merlukeun pamahaman lengkep ngeunaan paripolah éléktron dina bahan dina tingkat fisik kuantum. Éléktron dina tungsten diselenide bisa nempatan kaayaan énergi béda. Lamun hiji éléktron robah tina kaayaan énérgi tinggi ka kaayaan énergi handap, hiji foton dipancarkeun. Sanajan kitu, luncat kana énérgi nu leuwih handap teu salawasna diwenangkeun: éléktron kudu taat kana hukum tangtu - konservasi moméntum sarta moméntum sudut.

Alatan hukum konservasi ieu, hiji éléktron dina kaayaan kuantum énergi tinggi kudu tetep aya-iwal imperfections tangtu dina bahan ngidinan kaayaan énergi robah. "Lapisan tungsten diselenide henteu pernah sampurna. Di sababaraha tempat, hiji atanapi langkung atom selenium tiasa leungit, ”saur Lukas Linhart. "Ieu ogé ngarobih énergi kaayaan éléktron di daérah ieu."

Leuwih ti éta, lapisan bahan teu pesawat sampurna. Kawas simbut nu wrinkles nalika nyebarkeun ngaliwatan bantal, tungsten diselenide manjang lokal nalika lapisan bahan ditunda dina struktur rojongan leutik. Tekanan mékanis ieu ogé gaduh pangaruh kana kaayaan énergi éléktronik.

"Interaksi cacad bahan sareng galur lokal rumit. Najan kitu, urang ayeuna geus hasil simulating duanana épék dina komputer, "saur Lukas Linhart. "Jeung tétéla yén ngan kombinasi épék ieu bisa ngajelaskeun épék lampu aneh."

Di wewengkon mikroskopis bahan, dimana cacad jeung galur permukaan muncul babarengan, tingkat énergi éléktron robah tina kaayaan énergi tinggi ka low sarta ngaluarkeun foton. Hukum fisika kuantum teu ngidinan dua éléktron dina kaayaan persis sarua dina waktu nu sarua, sarta ku kituna, éléktron kudu ngalaman prosés ieu hiji-hiji. Hasilna, foton dipancarkeun hiji-hiji, ogé.

Dina waktos anu sami, distorsi mékanis bahan ngabantosan ngumpulkeun sajumlah ageung éléktron di sakuriling cacad supados éléktron sanés sayogi pikeun lengkah saatos anu terakhir parantos ngarobih kaayaan sareng ngaluarkeun foton.

Hasil ieu nunjukkeun yén bahan ultrathin 2-D muka kamungkinan énggal pikeun élmu bahan.