Pasukan ahli kimia di University of California, Irvine telah membuat penemuan menarik yang mendedahkan interaksi baharu antara cahaya dan jirim yang tidak diketahui sehingga kini. Penulis mencadangkan bahawa penemuan ini berpotensi untuk meningkatkan sistem tenaga suria, diod pemancar cahaya, laser semikonduktor dan kemajuan teknologi lain.
Dalam artikel ini kami akan memberitahu anda apakah penemuan saintis tentang a sifat baru cahaya.
Harta baru cahaya
Para penyelidik, dengan kerjasama rakan sejawatan mereka di Universiti Persekutuan Kazan di Rusia, memperincikan dalam penerbitan terbaru dalam jurnal ACS Nano bagaimana mereka menemui foton itu, apabila terkurung dalam ruang berskala nanometer dalam silikon, Mereka boleh memperoleh momentum yang ketara setanding dengan elektron dalam bahan pepejal.
Menurut kenyataan daripada kajian itu, "silikon, yang merupakan unsur kedua paling lazim di planet kita dan berfungsi sebagai asas peranti elektronik kontemporari, telah menghadapi halangan dalam aplikasinya kepada optoelektronik kerana ciri optiknya yang lemah." Dmitry Fishman, profesor kimia bersekutu di Irvine, adalah pengarang kanan.
Menurut kenyataannya, silikon, dalam bentuk besar-besaran, Ia tidak mempunyai keupayaan yang wujud untuk memancarkan cahaya. Walau bagaimanapun, apabila terdedah kepada sinaran yang boleh dilihat, silikon berliang, berstruktur nano mempunyai keupayaan untuk menjana cahaya yang boleh diperhatikan. Fenomena ini telah diiktiraf oleh saintis selama bertahun-tahun, walaupun sumber pencahayaan yang tepat masih menjadi kontroversi.
Fishman menjelaskan bahawa penemuan perintis Arthur Compton pada tahun 1923 mendedahkan bahawa foton gamma mempunyai momentum yang mencukupi untuk terlibat dalam interaksi penting dengan elektron, sama ada ia bebas atau terikat. Penemuan asas ini memberikan bukti untuk sifat dwi cahaya, merangkumi ciri-ciri gelombang dan zarah. Berkat itu, Compton menerima Hadiah Nobel dalam Fizik pada tahun 1927..
Melalui eksperimen kami yang dijalankan, mereka telah menunjukkan bahawa manipulasi cahaya kelihatan dalam kristal silikon skala nano menghasilkan interaksi optik dalam semikonduktor yang setanding.
Untuk memahami permulaan interaksi, adalah perlu untuk kembali ke awal abad ke-20. Pada masa ini, CV Raman, seorang ahli fizik India yang terkenal yang kemudiannya menerima Hadiah Nobel dalam Fizik pada tahun 1930, cuba untuk meniru eksperimen Compton menggunakan cahaya yang boleh dilihat. Walau bagaimanapun, dia menghadapi halangan utama: percanggahan ketara antara momentum elektron dan foton yang kelihatan.
Walaupun menghadapi kemunduran, kajian Raman tentang penyerakan tak anjal dalam cecair dan gas menghasilkan penemuan kesan Raman getaran, yang kini diiktiraf secara meluas. Akibatnya, spektroskopi, teknik penting untuk mengkaji bahan, biasanya dikenali sebagai hamburan Raman.
Penyerakan elektron Raman
Pengarang bersama Eric Potma, yang juga seorang profesor kimia di Irvine, menjelaskan bahawa pendedahan momentum fotonik dalam silikon bercelaru boleh dikaitkan dengan sejenis hamburan Raman elektronik. Walau bagaimanapun, tidak seperti Raman getaran tradisional, Elektron Raman merangkumi titik mula dan akhir yang berbeza untuk elektron, fenomena yang sebelum ini diperhatikan hanya dalam bahan logam.
Di makmal mereka, para penyelidik mencipta sampel kaca silikon dengan pelbagai tahap ketelusan, daripada amorf kepada kristal. Untuk menjalankan eksperimen mereka, mereka menggunakan filem silikon setebal 300 nanometer dan mengarahkan pancaran laser gelombang berterusan yang difokuskan dengan tepat, yang mereka gerakkan dalam gerakan mengimbas untuk menulis urutan garis lurus.
Apabila menghantar kawasan tertentu pada suhu di bawah 500 darjah Celsius, bahan kaca berkait silang seragam dihasilkan melalui proses ini. Sebaliknya, apabila suhu melebihi ambang 500 C, kaca semikonduktor berbeza terbentuk. "Filem buih cahaya" yang menarik ini membolehkan para saintis meneliti turun naik kecil dengan teliti dalam ciri elektronik, optik dan haba pada skala nano.
Menurut Fishman, kerja khusus ini memberikan cabaran kepada pemahaman semasa kami tentang bagaimana cahaya dan jirim berinteraksi, menekankan peranan penting yang dimainkan oleh momentum fotonik dalam proses tersebut.
Interaksi antara elektron dan foton dipergiatkan dalam sistem huru-hara disebabkan oleh penjajaran momen mereka, fenomena yang sebelum ini dianggap hanya berlaku dengan foton gamma bertenaga tinggi dalam hamburan Compton klasik. Penemuan terobosan ini membuka kemungkinan baharu untuk meluaskan jangkauan spektroskopi optik konvensional. Ia melangkaui aplikasi biasa dalam analisis kimia, seperti spektroskopi Raman getaran tradisional yang digunakan dalam kajian struktur. Penemuan ini menekankan kepentingan untuk mempertimbangkan momentum foton apabila memeriksa maklumat yang mereka bawa.
lampu bercetak
Apabila kilat mengenai permukaan yang tidak mempunyai kelengkungan, bentuk bulan sabit yang tidak dapat disangkal akan ditinggalkan. Pemerhatian ini membawa saintis untuk melihat bahawa foton di bahagian paling hadapan lajur cahaya berbentuk lingkaran mempamerkan putaran di sekeliling. terasnya secara perbandingan lebih perlahan daripada foton yang diletakkan di belakang rasuk. Penemuan ini dengan berkesan memberikan penjelasan yang munasabah untuk fenomena tertentu ini.
Sekumpulan saintis dari pelbagai institusi di Sepanyol dan Amerika Syarikat membuat pendedahan yang menarik. Mereka telah mengenal pasti ciri cahaya yang tidak diketahui sehingga kini, yang mereka panggil "autocouple." Sifat ini boleh dibandingkan dengan lingkaran atau heliks memanjang, mengingatkan mata air. Penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Sains di bawah tajuk "Penjanaan pancaran ultraungu yang melampau dengan momentum sudut orbit yang berubah-ubah masa," mempunyai potensi untuk membuka jalan kepada kemajuan teknologi yang tercanggih.
Para saintis dapat membuat penemuan ini berdasarkan eksperimen terdahulu. Percubaan ini melibatkan mengarahkan dua pancaran laser secara serentak ke dalam awan gas argon. Dengan melakukan ini, sinar cahaya terpaksa bergabung dan membentuk pancaran bersatu. Ini menyebabkan saintis menyedari bahawa cahaya boleh memberikan tekanan yang boleh dikesan pada objek yang diterangi. Prinsip ini adalah apa yang akan mendorong belayar solar melalui angkasa.
Saya berharap dengan maklumat ini anda boleh mengetahui lebih lanjut tentang sifat cahaya baharu yang ditemui oleh saintis.