Irvine'i California ülikooli keemikute meeskond on teinud põneva avastuse, mis paljastab valguse ja aine vahelise uue vastasmõju, mis oli seni teadmata. Autorid viitavad sellele, et see avastus võib parandada päikeseenergiasüsteeme, valgusdioode, pooljuhtlasereid ja muid tehnoloogilisi edusamme.
Selles artiklis räägime teile, mida teadlased avastasid a valguse uus omadus.
Valguse uus omadus
Teadlased koostöös Venemaa Kaasani föderaalülikooli kolleegidega kirjeldasid hiljutises ajakirjas ACS Nano avaldatud väljaandes, kuidas nad avastasid, et footonid, mis on suletud nanomeetri mõõtmetega räni, Nad võivad omandada märkimisväärse impulsi, mis on võrreldav tahkete materjalide elektronide omaga.
Uuringu avalduses öeldakse, et "räni, mis on meie planeedil levinuim element ja mis on tänapäevaste elektroonikaseadmete aluseks, on oma kehvade optiliste omaduste tõttu silmitsi takistustega optoelektroonikas." Dmitri Fishman, Irvine'i keemiadotsent, on vanemautor.
Tema avalduse kohaselt on räni oma massiivsel kujul Sellel puudub loomupärane valguse kiirgamise võime. Nähtava kiirgusega kokku puutudes on poorsel nanostruktureeritud ränil aga võime tekitada vaadeldavat valgust. Teadlased on seda nähtust tunnustanud juba aastaid, kuigi valgustuse täpne allikas on endiselt vaidlusküsimus.
Fishman selgitas, et Arthur Comptoni teedrajav avastus 1923. aastal näitas, et gammafootonitel oli piisavalt hoogu, et astuda märkimisväärsesse interaktsiooni elektronidega, olgu need siis vabad või seotud. See fundamentaalne leid andis tõendeid valguse kahetise olemuse kohta, hõlmates nii laine- kui ka osakeste omadusi. Tänu sellele, Compton sai Nobeli füüsikaauhinna 1927. aastal..
Meie läbiviidud katsetega on nad näidanud, et nähtava valguse manipuleerimine nanomõõtmelistes ränikristallides põhjustab võrreldavates pooljuhtides optilise interaktsiooni.
Et mõista suhtluse algust, tuleb minna tagasi 20. sajandi algusesse. Selle aja jooksul üritas CV Raman, tuntud India füüsik, kes sai hiljem 1930. aastal Nobeli füüsikaauhinna, korrata Comptoni katset, kasutades nähtavat valgust. Siiski seisis ta silmitsi suure takistusega: märkimisväärne lahknevus elektronide ja nähtavate footonite impulsside vahel.
Vaatamata tagasilöögile avastasid Ramani uurimused vedelike ja gaaside mitteelastse hajumise kohta vibratsioonilise Ramani efekti, mis on nüüdseks laialt tunnustatud. Selle tulemusena tuntakse spektroskoopiat, mis on aine uurimisel ülitähtis tehnika, üldtuntud kui Ramani hajumine.
Ramani elektronide hajumine
Kaasautor Eric Potma, kes on ka Irvine'i keemiaprofessor, selgitas, et fotoonilise impulsi ilmnemine korrastamata ränis võib olla tingitud teatud tüüpi elektroonilisest Ramani hajumisest. Kuid erinevalt traditsioonilisest vibratsioonilisest Ramanist, Elektron Raman hõlmab elektroni erinevaid algus- ja lõpp-punkte, nähtus, mida varem täheldati ainult metallilistes ainetes.
Teadlased lõid oma laboris erineva läbipaistvusastmega räni klaasist proove, alates amorfsest kuni kristalliliseni. Katsete läbiviimiseks kasutasid nad 300 nanomeetri paksust ränikilet ja suunasid täpselt fokuseeritud pidevlaine laserkiire, mida nad liigutasid skaneeriva liigutusega, et sisestada sirgjoonte jada.
Esitamisel teatud piirkondades temperatuuril alla 500 kraadi Celsiuse järgi saadi selle protsessiga ühtlane ristseotud klaasmaterjal. Vastupidi, kui temperatuur ületas 500 C künnise, tekkis erinev pooljuhtklaas. See intrigeeriv "kerge vahtkile" võimaldas teadlastel hoolikalt uurida elektrooniliste, optiliste ja termiliste omaduste väikseid kõikumisi nanomõõtmes.
Fishmani sõnul on see konkreetne töö väljakutse meie praegusele arusaamale valguse ja aine vastastikusest mõjust, rõhutades fotoonilise impulsi olulist rolli protsessis.
Elektronide ja footonite vaheline interaktsioon intensiivistub kaootilistes süsteemides nende hetkede joondamise tõttu – nähtus, mida varem arvati esinevat ainult kõrge energiaga gammafootonite puhul klassikalise Comptoni hajumise korral. See murranguline avastus avab uued võimalused tavapärase optilise spektroskoopia ulatuse laiendamiseks. See läheb kaugemale oma tavalistest rakendustest keemilises analüüsis, nagu traditsiooniline vibratsiooniline Ramani spektroskoopia, mida kasutatakse struktuuriuuringutes. See leid rõhutab footonite impulsi arvestamise tähtsust nende edastatava teabe uurimisel.
trükitud valgus
Kui välk tabab pinda, millel puudub kumerus, jääb maha eksimatu poolkuu kuju. See tähelepanek viis teadlased avastama, et spiraalikujulise valgussamba kõige eesmises osas olevad footonid pöörlesid ümber selle tuum on suhteliselt aeglasem kui kiire tagaküljele paigutatud footonid. See avastus annab sellele konkreetsele nähtusele tõhusa seletuse.
Rühm teadlasi erinevatest Hispaania ja USA institutsioonidest tegi põneva paljastuse. Nad on tuvastanud valguse senitundmatu omaduse, mida nad on nimetanud "autopaariks". Seda omadust võib võrrelda pikliku spiraali või spiraaliga, mis meenutab vedru. Ajakirjas Science avaldatud leiud pealkirja all "Ajaliselt muutuva orbiidi nurkimpulsiga äärmuslike ultraviolettkiirte genereerimine" võivad sillutada teed murrangulistele tehnoloogilistele edusammudele.
Teadlased suutsid selle avastuse teha varasemate katsete põhjal. Need katsed hõlmas kahe laserkiire samaaegset suunamist argoongaasi pilve. Seda tehes olid valguskiired sunnitud ühinema ja moodustama ühtse kiire. See pani teadlased mõistma, et valgus võib avaldada valgustatud objektidele tuvastatavat survet. See põhimõte on see, mis liigutaks päikesepurje läbi kosmose.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada teadlaste avastatud valguse uue omaduse kohta.