Вақте ки ҷараён ба қабати тунуки диелениди волфрам ҷорӣ карда мешавад, он ба таври хеле ғайриоддӣ дурахш мекунад. Ба гайр аз нури оддй, ки дигар материалхои нимнокил мебароранд, дизелиди вольфрам низ як намуди хеле махсуси нури квантии дурахшонро ба вучуд меорад, ки танхо дар нуктахои муайяни материал ба вучуд меояд. Он аз як силсила фотонҳо иборат аст, ки ҳамеша як ба як мебароянд - ҳеҷ гоҳ ҷуфт ё даста. Ин эффекти зидди бунчингӣ барои таҷрибаҳо дар соҳаи иттилооти квантӣ ва криптографияи квантӣ, ки дар он фотонҳои ягона лозиманд, комил аст. Бо вуҷуди ин, солҳост, ки ин партовҳо сирре боқӣ мондааст.

Муҳаққиқони ТУ Вена ҳоло инро шарҳ доданд: Таъсири нозуки нуқсонҳои ягонаи атомӣ дар шиддати моддӣ ва механикӣ барои ин эффекти нури квантӣ масъуланд. Моделҳои компютерӣ нишон медиҳанд, ки чӣ гуна электронҳо ба ҷойҳои мушаххаси мавод интиқол дода мешаванд, ки онҳо дар натиҷаи нуқсон гирифта мешаванд, энергияро аз даст медиҳанд ва фотон мебароранд. Ҳалли муаммои нури квантӣ ҳоло дар Мактубҳои Шарҳи физикӣ нашр шудааст.

Танҳо се атом ғафсӣ

Диелениди волфрам як маводи дучанд буда, қабатҳои ниҳоят тунукро ташкил медиҳад. Чунин қабатҳо танҳо се қабати атомӣ мебошанд, ки дар мобайн атомҳои волфрам доранд ва бо атомҳои селен дар поён ва болотар пайвастанд. Лукас Линҳарт аз Пажӯҳишгоҳи физикаи назариявии Донишгоҳи ТУ Вена шарҳ медиҳад: "Агар энергия ба қабат, масалан, тавассути истифодаи шиддати барқ ​​​​ё бо нури дарозии мавҷҳои мувофиқ ба қабат интиқол дода шавад, он ба дурахшидан оғоз мекунад." "Ин худ як чизи ғайриоддӣ нест, бисёр маводҳо ин корро мекунанд. Вале вакте ки нури дизелиди вольфрам ба таври муфассал тахлил карда шуд, ба гайр аз нури мукаррарй як навъи махсуси нури дорой хосиятхои хеле гайриоддй ошкор гардид».

Ин нури махсуси табиии квантӣ аз фотонҳои дарозии мавҷҳои мушаххас иборат аст ва онҳо ҳамеша алоҳида паҳн мешаванд. Ҳеҷ гоҳ рӯй намедиҳад, ки ду фотони дарозии як мавҷ дар як вақт ошкор карда шаванд. "Ин ба мо мегӯяд, ки ин фотонҳоро дар мавод ба таври тасодуфӣ тавлид кардан мумкин нест, аммо дар намунаи дизелиди вольфрам бояд нуқтаҳои муайяне вуҷуд дошта бошанд, ки бисёре аз ин фотонҳоро яке паси дигар тавлид мекунанд", мефаҳмонад профессор Флориан Либиш, ки таҳқиқоташ ба ду мавзӯъ тамаркуз мекунад. -материалҳои андозагирӣ.

Шарҳ додани ин таъсир фаҳмиши муфассали рафтори электронҳоро дар мавод дар сатҳи физикии квантӣ талаб мекунад. Электронҳо дар диселениди волфрам метавонанд ҳолатҳои гуногуни энергетикиро ишғол кунанд. Агар электрон аз ҳолати энергияи баланд ба ҳолати энергияи камтар табдил ёбад, фотон бароварда мешавад. Аммо, ин ҷаҳиш ба энергияи пасттар на ҳамеша иҷозат дода мешавад: Электрон бояд ба қонунҳои муайян риоя кунад - нигоҳ доштани импулс ва импулси кунҷӣ.

Бо назардошти ин қонунҳои нигоҳдорӣ, электрон дар ҳолати квантии энергияи баланд бояд дар он ҷо бимонад - агар нокомилҳои муайяни мавод имкон надиҳанд, ки ҳолати энергетикӣ тағир ёбад. «Қабати диелениди волфрам ҳеҷ гоҳ комил нест. Дар баъзе ҷойҳо як ё якчанд атомҳои селен вуҷуд надоранд," мегӯяд Лукас Линҳарт. "Ин инчунин энергияи давлатҳои электрониро дар ин минтақа тағир медиҳад."

Гузашта аз ин, қабати моддӣ як ҳавопаймои комил нест. Мисли кӯрпае, ки ҳангоми пошидани болишт чинҳо мекунад, дизелиди вольфрам ҳангоми овезон кардани қабати моддӣ дар сохторҳои хурди дастгирӣ ба таври маҳаллӣ дароз мешавад. Ин фишорҳои механикӣ инчунин ба ҳолати энергияи электронӣ таъсир мерасонанд.

«Таъсири мутақобилаи нуқсонҳои моддӣ ва штаммҳои маҳаллӣ мураккаб аст. Бо вуҷуди ин, мо ҳоло муваффақ шудем, ки ҳарду эффектро дар компютер тақлид кунем ”мегӯяд Лукас Линҳарт. "Ва маълум мешавад, ки танҳо маҷмӯи ин эффектҳо метавонад таъсири аҷиби нурро шарҳ диҳад."

Дар он минтақаҳои микроскопии мавод, ки дар он нуқсонҳо ва штаммҳои рӯизаминӣ якҷоя пайдо мешаванд, сатҳҳои энергетикии электронҳо аз ҳолати энергияи баланд ба паст табдил меёбанд ва фотон мебароранд. Конунхои физикаи квантй имкон намедиханд, ки ду электрон дар як вакт комилан дар як холат бошанд ва аз ин ру, электронхо бояд ин процессро як-як аз сар гузаронанд. Дар натиҷа, фотонҳо низ як ба як мебароянд.

Дар айни замон, таҳрифи механикии мавод барои ҷамъ шудани шумораи зиёди электронҳо дар наздикии нуқсон кӯмак мекунад, то як электрони дигар пас аз тағир додани ҳолати худ ва баровардани фотон ба осонӣ ворид шавад.

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки маводи ултратуни 2-D барои илмшиносӣ имкониятҳои комилан навро мекушоянд.