2006年11月3
物理学家在加州大学圣地亚哥分校首次观察到的自发生产一致性在“激子”,束缚成对的电子和空穴,使半导体作为新颖的电子设备。
科学家在新兴的纳米技术领域工作,为超薄材料寻找商业应用对象,相信这个新发现的财产可能最终帮助新型计算设备的发展和为他们提供物质的古怪的量子特性的新见解。
新发现的细节出现在一篇论文发表在11月3日出版的《物理评论快报》杂志上的一个由四个物理学家组成的研究小组在加州大学圣地亚哥分校与加州大学圣芭芭拉分校材料科学家合作。亚博网站下载
努力是狮子座巴托夫为首,加州大学圣地亚哥分校的物理学教授在2002年领导了一个同样的团队在劳伦斯伯克利国家实验室发现激子,当足够冷,倾向于自组织成一个有序数组的微小的水滴,就像一个微型的珍珠项链(如图)。
“什么是连贯性和为什么它如此重要?”巴托夫说。“首先,现代物理学出生的发现,自然界中所有粒子也波。yabo214一致性意味着这样的波都是同步的。物质波的自发的连贯性是背后的原因的一些最令人兴奋的现象在自然界中超导、激光等。”
”一个简单的方法来可视化连贯性是欢呼的观众的想像在体育场做‘浪潮’,”Michael丝绸手帕,助理教授、加州大学圣地亚哥分校的物理学论文的合著者。“如果顶部行上下同时的底部,行是相互一致的。反过来,一致性是自发的欢呼完成后在观众的主动,而不是精心策划的方向外部播音员。”
自发的一个著名例子玻色-爱因斯坦凝聚态物质波的相干,这是一个状态预测的爱因斯坦大约80年前。这种新形式的物质最终被科罗拉多大学创建于1995年物理学家和视为所以值得注意的科学家被授予2001年诺贝尔物理学奖。原子的玻色-爱因斯坦凝聚态是气体密度和寒冷,他们的物质波失去个性和浓缩成“宏观相干superatom波”。
玻色-爱因斯坦凝聚原子发生在温度接近绝对零度。然而,激子将表现出相同的现象在几百万倍的温度更高(尽管不可否认仍相当规模普遍较低,一些数百倍低于室温)。值得注意的是,这是一个范围的温度,巴托夫和他的团队观察到激子的一致性。
“激子粒子可以在半导体,在我们yabo214的案例中,砷化镓,手机的材料用于制造晶体管,“说丝绸手帕。“一个可以使激子,或激发他们,闪亮的光在半导体。光踢电子的原子轨道他们通常占据的内部材料。这创建了一个带负电的自由电子和一个带正电的洞。”
电动吸引的力量使这两个对象近,氢原子的电子和质子。它还使激子的存在作为一个毫无关系的电子和粒子而不是一个孔。然而,它可以激子的灭亡的原因。由于电子和洞留在附近,他们有时彼此湮灭在闪光,类似于物质和反物质的毁灭。
抑制这种毁灭,巴托夫和他的团队分离的电子和空穴在不同的纳米级结构称为量子井。
“激子在这种纳米结构可以活一千甚至一百万倍的时间比常规大部分半导体、“巴托夫说。“这些长寿的激子可以大量准备,形成一个高密度气体激子。但激子是否能冷却低温重组和消失之前一直是科学家的一个关键问题。”
“我们发现激子气体出现自发的连贯性,“巴托夫补充道。就是“这是相干长度的行为我们可以从光模式(如图)激子发出的重组。低于5度的温度高于绝对零度时,相干长度变得清楚地解析和显示一个平稳较快增长,温度降低。这发生在音乐会的形成的珍珠项链的珠子。对两个微米的相干长度达到最冷的时候可用的实验。”
研究团队的其他成员是加州大学圣地亚哥分校学生森杨和亚伦Hammack和亚瑟Gossard,教授在加州大学圣芭芭拉分校材料科学部门。亚博网站下载亚博老虎机网登录支持的研究项目是由美国国家科学基金会,美国陆军研究办公室和赫尔曼基金。亚博老虎机网登录