Nano piramīdas kā gaismas atpūtas vietas

Zinātnieki izstrādā jaunus optiskos rezonatorus

Tikai daži tūkstošdaļas milimetru ir šie piramīdveida optiskie rezonatori. Tajos ir kvantu punkti nanometru lielumā (1 nanometrs = 1 miljonā milimetra). Izmantojot šīs struktūras, Karlsrūes zinātnieki pēta gaismas vielas mijiedarbību. © CFN, Karlsrūes universitāte (TH)
lasīt skaļi

Ēģiptes piramīdas tika veidotas, lai droši norobežotu mirušos faraonus, ļaujot viņiem pāriet uz jaunu valsti. Karlsrūes pētnieki tagad ir izstrādājuši dažus simtus nanometru augstas piramīdas, kurās apstarotā lāzera gaisma mijiedarbojas ar tā saucamajiem kvantu punktiem. Aizraujoties ar lāzera gaismas enerģiju, kvantu punkti izstaro gaismu noteiktā viļņu garuma diapazonā. Piramīdā, kas sastāv no pusvadītāju savienojuma gallija arsenīda, šī "jaunā" gaisma ir "aizslēgta" un atkal izstarota tikai pēc kāda laika.

Pati piramīda stāv uz īpaša spoguļa. Kopā ar četrām piramīdām virsmām tas atspoguļo gaismu tā, ka tas ir ieslodzīts konstrukcijas iekšpusē. Daži gaismas viļņi tiek pārklāti un pastiprināti - parādība, ko sauc par rezonansi.

Nākotnē ierīces, kas izmanto uz tām balstītus kvantu optiskos efektus, iespējams, varētu izmantot, lai manipulētu ar gaismu, norāda pētnieki, kurus vadīja Maikls Hetteričs un profesors Heinzs Kalts no Tehnoloģiju institūta (KIT) žurnālā Applied Physics Letters. Tādējādi tie būtu tehnoloģiskais pamats jauniem kvantu datoriem, kas dažās jomās darbotos daudz ātrāk un efektīvāk nekā mūsdienu datori.

Lai izveidotu piramīdas, KIT Funkcionālā nanostruktūru centra (CFN) pētnieki apvieno divas metodes. Ar molekulārā staru epitaksijas palīdzību tie uzliek atsevišķus materiāla slāņus, kuru biezums ir tikai daži simti. Pēc tam paraugu iegremdē fosforskābes, ūdeņraža peroksīda un ūdens šķīdumā, kas atsevišķos slāņus atšķirīgā daudzumā izdzen.

“Sastāvdaļām” jābūt pareizām

Pusvadītāju materiāla nano piramīda gaismas norobežošanai: Šis piramīdveida optiskais rezonators ir tikai dažas tūkstošdaļas milimetru. Tajā ir kvantu punkti nanometru lielumā (1 nanometrs = 1 miljonā milimetra). Izmantojot šo struktūru, Karlsrūes zinātnieki pēta gaismas vielas mijiedarbību. CFL, Karlsrūes universitāte (TH)

Sastāvdaļu sajaukšanas attiecība nosaka piramīdas malu slīpumu. Tomēr izšķirošajai faktiskajai konstrukciju funkcijai ir to iekšējais mūžs: piramīdās ir iestrādāti kvantu punkti, kas sastāv no dažiem tūkstošiem cita materiāla atomu un kas īpaši apdullina gallija arsenīda vienveidīgo struktūru. Satraucoties ar lāzera gaismu, viņi paši izstaro dažāda viļņa garuma gaismu. Optiskais rezonators uzlabo gaismas vielas mijiedarbību un tādējādi palielina izstarotās gaismas iznākumu ar noteiktiem viļņu garumiem. displejs

Vēl citi optiskie rezonatori dažos punktos ir pārāki par Karlsrūes nanopiramīdām. "Tomēr jaunā ražošanas procesa dēļ mēs varam precīzāk mainīt to ģeometriju un struktūru. Tas ļauj labāk kontrolēt to īpašības, salīdzinot ar iepriekš zināmām struktūrām, "skaidro fiziķis Matiass Kārlis. Vēl viena daudzsološa iespēja ir spēja sagrupēt piramīdas, lai izveidotu savienotas struktūras, kas ir īpaši interesantas kvantu informācijas apstrādes ziņā.

(idw - Karlsrūes Universitāte (TH), 14.08.2007. - DLO)