@ 2017.03.21 , 10:00
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新型材料有助于实现光信号编码

俄罗斯物理学家与欧洲科学家合作实现了可控的激子产生方法,并可用于在室温下记录信息。激子是光子与电子之间的过渡形式,因此研究者认为可将其用于制造可快速记录和处理光信号的压缩光电设备。该方法基于一类名为金属有机骨架的特殊材料,已被发表在先进材料杂志。

新型材料有助于实现光信号编码
不同波长的光对金属有机骨架的作用方式:红色和蓝色为不同类型的激子,右侧为晶体图片

为了简化量子力学中复杂效应的描述,科学家们提出了准粒子的概念。激子即为一种准粒子,是电子空穴对,提供光子与电子之间的能量转移。根据科学界的描述,这种准粒子将有助于光学与电子工业的结合,创造一类全新的更精简更节能的设备。然而,所有激子演示设备不是只能在低温下运行就是太难以制造,无法大规模使用。

新研究中,科学家们通过改变光参数,实现了室温下的激子产生。论文作者还设法控制数百飞秒的超高灵敏度的准粒子,最终基于金属有机骨架材料提出了一种利用激子记录数据的简单方法。

圣彼得堡信息技术、机械与光学大学(ITMO大学)合成的金属有机骨架具有分层结构,层间存在名为范德瓦尔斯力的吸力。为了防止不受控制地结合,在层间注入有机液体。基于该晶体,研究者实现了两种不同类型的激子的独立激发:层内的和层间的。当光子被晶体吸收转变为层内的电子空穴对时出现第一种激子,当电子和空穴各自属于相邻层时产生第二种激子。随时间推移,两种准粒子均会分解,再次以光子的形式辐射能量,但在两者尚存时可在晶体内部自由移动。

层内激子的存在时间相对较短,但由于其具有高密度和高度的灵活性,可被用于LED灯发光和激光等。层间激子更稳定,但是移动较慢,因此可被用于记录数据。物理学家认为,两种类型激子均适用于光信号处理。

新型信息记录方法重点是通过改变层间距离控制层间激子的激发状态。论文第一作者Valentin Milichko说:“我们利用激光对晶体进行局部加热。在曝光部位,层结构结合到一起,激子停止发光,而晶体的其它位置仍然在发光。这意味着我们可能记录了1比特的信息,并且这种以黑点形式存在的记录持续了好几天。将金属有机骨架放入相同的支撑层结构的有机液体中即可删除数据,这样晶体本身不会受到影响,但是记录信息消失了。”

论文作者Valentin Milichko相信未来这种新材料将被用于以通常的0和1形式处理光信号:“事实上,我们可以影响激子在晶体中的行为,从而改变光信号的密度。在弱光下,激子将会累积(1状态),但如果加大激光功率,准粒子的浓度将急速增加并立即分解(0状态)。”

一般来说,激子出现在电介质和半导体晶体中,这是科学家们首次在一种完全不同类别的材料中制造并控制激子。这种金属有机骨架晶体结合了有机和无机成分,具有单一成分材料不具备的额外属性。其中,有机成分使得研究者能在室温下产生激子,而无机部分提供了晶体内的有效转移方式。

[CliffBao via phys]


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TOTAL COMMENTS: 10+1

  1. 3407371

    每个字都认识系列

    OO [1] XX [1]
  2. 李大宝
    @6 days ago
    3407392

    虽然理论和现实还有距离,不过一旦投入实用,可以极大提升计算机的运算能力.

    OO [0] XX [0]
  3. 李大宝
    @6 days ago
    3407393

    虽然理论和现实还有距离,不过一旦投入实用,可以极大提升计算机的运算能力.

    OO [0] XX [1]
  4. 李大宝
    @6 days ago
    3407394

    虽然理论和现实还有距离,不过一旦投入实用,可以极大提升计算机的运算能力.

    OO [0] XX [1]
  5. 3407476

    hehehehe

    OO [1] XX [0]
  6. 3407572

    越看越眼熟
    看到作者名字
    发现是我接收的文章。。

    OO [0] XX [0]
  7. 3407613

    把真气灌注进去,再辅以元力,加上阵法的稳控,用符文作为外围空间隔离,一张记录了几百万个字节的CD唱片就做好了。

    OO [2] XX [1]
  8. 猫手
    @6 days ago
    3407891

    没有女性教练吗,我想学双飞

    OO [0] XX [1]
  9. 闪电
    @6 days ago
    3407909

    你的硬盘是机械的吧? 我硬盘是固态的!。你算个吊,老子硬盘光态的😒

    OO [6] XX [0]

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