Cientistas do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA descobriram uma nova plataforma para tecnologias quânticas ao suspender cristais bidimensionais (2-D) sobre os poros de uma placa de ouro. Esta nova abordagem pode ajudar a desenvolver novos materiais para comunicação segura e tecnologias de detecção com base nas leis exclusivas da física nos níveis atômicos.

"Nunca esperamos que esses materiais atomicamente finos pudessem influenciar a ordem de todos os átomos em uma placa de ouro tão grande, "disse Jeremy Robinson, um cientista de pesquisa de materiais na NRL. "Quando aquecido, o metal reflui para formar uma estrutura porosa e os átomos de ouro se fixam em registro com os átomos na camada 2-D no topo. "

A equipe de pesquisa esperava observar a desparasitação, um processo resultante da interação entre superfícies de dois sólidos. Em vez de gotículas se formando na base de vidro sob o ouro, o aquecimento causou uma reorientação da placa de metal subjacente. O ouro tornou-se totalmente poroso e essa mudança física levou os pesquisadores a testar outros efeitos colaterais da fusão.

"Também descobrimos que essa combinação pode criar um grande número de fontes de luz quântica em um, tipo de, rede pronta, "disse Andrew Yeats, físico pesquisador do NRL. "O alinhamento entre as camadas atômicas pode facilitar a transferência de energia entre os emissores através da estrutura de ouro que os conecta."

Os pesquisadores verificaram que a luz que emana dos semicondutores 2-D sai como partículas de luz únicas, ou fótons. Esses emissores podem transferir energia uns para os outros através da camada de ouro.

"Acendemos a luz em uma parte da amostra e olhamos para a luz que se acende em outra parte, "Robinson disse." Isso nos ensina como a energia pode ser acoplada à camada de ouro em um ponto, propagada para um local emissor quântico diferente, distante e reemitida como luz que poderíamos ver. "

A capacidade de controlar remotamente a tubulação de energia para um emissor de fóton único torna este um sistema atraente para a tecnologia quântica.

"À medida que melhoramos o controle de como o semicondutor 2-D interage com os poros no filme de metal, é fácil imaginar diferentes tecnologias que poderiam usar essas propriedades ", disse Robinson." Os sensores são um bom primeiro alvo, que pode tirar proveito das membranas atomicamente finas esticadas ao longo da estrutura de metal poroso. "

Enquanto os pesquisadores realizaram este trabalho usando uma placa de ouro sob a fina camada semicondutora, outros metais podem responder da mesma forma que o ouro. A equipe do NRL continua a investigar como várias combinações de materiais e estruturas podem criar fontes únicas de fótons com propriedades únicas, um componente chave das comunicações seguras.