新的成像技术以无与伦比的分辨率捕捉量子粒子的运动 _知识经验

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激子——电中性的准粒子——具有非凡的性质。它们仅存在于半导体和绝缘材料中，并且可以在具有几个原子厚度的二维(2D)材料中容易地获得，例如碳和辉钼矿。当这些2D材料结合在一起时，它们表现出两种材料都不具备的量子特性。
特拉维夫大学的一项新研究探索了激子在前所未有的短时间内以极高的空间分辨率在二维材料中的产生和传播。这项研究由哈伊姆苏考斯基教授和陶雷蒙德贝弗利萨克勒精密科学学院的迈克尔姆雷金博士领导，并在科学进展发表。
【新的成像技术以无与伦比的分辨率捕捉量子粒子的运动】量子力学是物理学的一个基础理论，用最小的能量尺度描述自然。“我们的新成像技术可以在短时间内捕捉到纳米尺度的激子运动，”Mrejen博士说。“这个工具对于偷窥光线影响材料的初始时刻的反应非常有用。”
“这些材料可以用来显著降低光的运行速度，甚至存储光，这是基于光子学的通信和量子计算机备受追捧的能力，”Suchowski教授解释说。“从仪器能力的角度来看，这项测试为可视化和操纵其他光谱系统中许多其他材料系统的超快响应开辟了新的机会，例如发现了许多分子振动的中红外范围。”
科学家们发展了一种独特的飞秒-纳米尺度的时空成像技术，并在室温下观察到了半导体材料钨二硒化物的激子-极化子动力学。
激子极化子是光和物质耦合产生的量子生物。由于所研究的特定材料，测量的传播速度约为光速的1% 。在这个时间尺度上，光只能传播几百纳米。
“我们知道我们有一个独特的表征工具，这些2D材料是探索超快和超小交叉路口有趣行为的良好候选材料，”姆雷金博士说。“从应用的角度来看，我应该补充一点，这种材料，钨二硒化物，非常有趣。它可以在非常有限的尺寸内保持光物质的耦合状态，在室温和可见光谱范围内可以达到单原子厚度。”
研究人员现在正在探索控制半导体波速度的方法，例如，结合多种2D材料。