Экситоны повысят производительность электронных устройств — Naked ScienceNaked Science
5 января
5 минут
Naked Science
51

Экситоны повысят производительность электронных устройств

После разработки способа контроля потоками экситонов при комнатной температуре, ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны открыли новые свойства этих квазичастиц, которые могут повысить энергоэффективность электронных устройств.

excitonspave1

Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) стали первыми, кто научился контролировать потоки экситонов при комнатной температуре. Теперь, команда ученых из Лаборатории наномасштабной электроники и структур (LANES) сумели добиться новых удивительных результатов. Они нашли способ контролировать некоторые свойства экситонов и изменять поляризацию создаваемого ими света. Это может помочь в разработке нового поколения электронных устройств с транзисторами с меньшими энергетическими потерями и тепловым рассеиванием. Открытие ученых является частью новой области исследований, известной как «валлетроника». Работа описана в статье журнала Nature Photonics.

 

Экситоны создаются при поглощении электроном света и его движении на более высокий энергетический уровень. Этот возбужденный электрон оставляет за собой «электронную дырку» на своем предыдущем энергетическом уровне. Из-за того, что у электрона заряд отрицательный, а у дырки – положительный, они связаны друг с другом электростатической силой – силой Кулона. Именно эту пару электрон-дырка и называют экситоном.

 

Экситоны существуют только в полупроводниковых и изоляционных материалах. Их исключительные свойства легко получить в двумерных материалах со структурой толщиной всего в несколько атомов. Чаще всего в пример таких материалов приводят углерод и молибденит.

 

Электрический контроль межслоевых экситонов / © EPFL

 

При совмещении таких двумерных материалов, они проявляют квантовые свойства, которыми не обладает ни один из них по отдельности. Ученые из EPFL соединили диселенид вольфрама (WSe2) с диселенидом молибдена (MoSe2) для получения свойств с диапазоном возможных высокотехнологичных применений. Применив лазер для генерации световых лучей с круговой поляризацией и слегка изменив позиции двух двумерных материалов для создания муарового узора, они смогли использовать экситоны для изменения и контроля поляризации, длины волн и интенсивности света.

 

Ученые добились этого, манипулируя одним из свойств экситонов – их «долиной», связанной с крайностями энергий в электроне и дырке. Эти долины можно использовать для кодировки и обработки информации на наноскопическом уровне.

 

«Соединение нескольких устройств, использующих эту технологию, мы получили бы новый способ обработки данных, – говорит руководитель LANES Андрас Кис. – Изменяя поляризацию света в одном устройстве, мы можем выбрать определенную долину во втором устройстве, подсоединённом к первому. Это похоже на переключение с 0 на 1 или с 1 на 0, что является фундаментальной бинарной логикой, используемой в вычислениях».

Сегодня, 12:44
5 минут
ТюмГУ

Педагоги ТюмГУ разработали методические рекомендации к урокам астрономии по теме «Космонавтика и небесная механика» на основе игровых миссий подлинного симулятора Kerbal Space Program.

Сегодня, 23:30
3 минуты
Мария Азарова

Эта археологическая находка стала крупнейшей в Египте с XIX века.

19 октября
6 минут
Полина Гершберг

Дельта-волны, которые ранее считались проявлением «молчания мозга», играют важную роль в создании долговременных воспоминаний.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.