Novas fontes de luz feitas de materiais 2-D
p Representação artística de uma fonte de dois fótons:A monocamada (abaixo) emite exatamente dois fótons de frequências diferentes sob condições adequadas. Eles são representados em vermelho e verde na imagem. Crédito:Karol Winkler
p Físicos da Universidade de Würzburg desenvolveram uma fonte de luz que emite pares de fótons, que são particularmente adequados para criptografia de dados à prova de toque. Os ingredientes principais do experimento:um cristal semicondutor e alguma fita adesiva. p As chamadas monocamadas estão no centro das atividades de pesquisa. Esses chamados "supermateriais" foram cercados de exageros na última década. Isso ocorre porque eles mostram uma grande promessa de revolucionar muitas áreas da física.
p Na física, o termo "monocamada" refere-se a materiais sólidos de espessura mínima. Ocasionalmente, é apenas uma única camada de átomos de espessura; em cristais, as monocamadas podem ser três ou mais camadas. Os especialistas também falam de materiais bidimensionais. Neste formulário, monocamadas podem exibir propriedades inesperadas que as tornam interessantes para a pesquisa. Os chamados dichalcogenetos de metais de transição (TMDC) são particularmente promissores. Eles se comportam como semicondutores e podem ser usados para fabricar chips ultrapequenos e com baixo consumo de energia, por exemplo.
p Além disso, Os TMDCs são capazes de gerar luz quando alimentados com energia. Dr. Christian Schneider, Professor Sven Höfling e sua equipe de pesquisa da Cátedra de Física Técnica da Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) na Baviera, Alemanha, aproveitaram exatamente esse efeito para seus experimentos.
p Experimentos começaram com fita adesiva
p Primeiro, uma monocamada foi produzida usando um método simples. Os pesquisadores usaram um pedaço de fita adesiva para descascar um filme multicamadas de um cristal TMDC. Usando o mesmo procedimento, eles retiraram camadas cada vez mais finas do filme, repetir o processo até que o material na fita tenha apenas uma camada de espessura.
p Os pesquisadores então resfriaram essa monocamada a uma temperatura um pouco acima do zero absoluto e a excitaram com um laser. Isso fez com que a monocamada emitisse fótons únicos sob condições específicas. "Agora fomos capazes de mostrar que um tipo específico de excitação produz não um, mas exatamente dois fótons, "Schneider explica." As partículas de luz são geradas em pares, por assim dizer."
p Essas fontes de dois fótons podem ser usadas para transferir informações 100% à prova de derivação. Para este propósito, as partículas de luz estão emaranhadas. O estado do primeiro fóton, então, tem um impacto direto sobre o do segundo fóton, independentemente da distância entre os dois. Este estado pode ser usado para criptografar canais de comunicação.
p Monocamadas permitem novos lasers
p Em um segundo estudo, os cientistas do JMU demonstraram outra aplicação de monocamadas exóticas. Eles montaram uma monocamada entre dois espelhos e novamente a estimularam com um laser. A radiação excitou a própria placa TMDC para emitir fótons. Estes foram refletidos de volta para a placa pelos espelhos, onde eles excitaram átomos para criar novos fótons.
p "Chamamos esse processo de acoplamento forte, "Schneider explica. As partículas de luz são clonadas durante este processo, em uma maneira de falar. "A luz e a matéria se hibridizam, formando novas quase partículas no processo:exciton polaritons, "diz o físico. Pela primeira vez, é possível detectar esses polaritons à temperatura ambiente em monocamadas atômicas.
p A curto prazo, isso abrirá novos aplicativos interessantes. Os fótons "clonados" têm propriedades semelhantes à luz laser. Mas eles são fabricados de maneiras completamente diferentes. Idealmente, a produção de novas partículas de luz é autossustentável após a excitação inicial, sem exigir nenhum suprimento de energia adicional. Em um laser, Contudo, o material produtor de luz deve ser excitado energeticamente do exterior de forma permanente. Isso torna a nova fonte de luz altamente eficiente em termos de energia. Além disso, é bem adequado para estudar certos efeitos quânticos.
