Suche
Mein Konto
Gennembrud inden for kvanteforskning: Lysende kvasipartikler opdaget!
Forskere ved universitetet i Würzburg opdager nye kvasipartikler i kvantematerialer, som kan være afgørende for fremtidige teknologier.
Gennembrud inden for kvanteforskning: Lysende kvasipartikler opdaget!
Forskere fra Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat har gjort betydelige fremskridt inden for kvanteforskning. De har opdaget optiske kvasipartikler, kendt som excitoner, på overfladen af et antiferromagnetisk kvantemateriale for første gang. Denne opdagelse repræsenterer et vigtigt skridt i udviklingen af nye kvanteteknologier og blev offentliggjort i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Naturlige materialer offentliggjort.
Forskerholdet, ledet af Alexey Chernikov, undersøgte excitoners bevægelse ved hjælp af ultrahurtig mikroskopi ved ultralave temperaturer. Den specifikke kemiske struktur af halvledermagneten chromsulfidbromid (CrSBr) viser sig at være særligt velegnet, fordi den kombinerer magnetisk orden med halvledende egenskaber. I modsætning til tidligere undersøgelser, hvor excitoner mest forekommer i ikke-magnetiske materialer, tilbydes her helt nye perspektiver.
Excitoner: lyslagring og informationsbærere
Excitoner dannes, når en lysimpuls exciterer en elektron og efterlader et positivt ladet "hul". Disse kvasipartikler kan lagre lysenergi og bevæge sig gennem materialet og frigive energi i form af lys, når de opløses. I atomisk tynde lag opretholdes deres stabilitet fra omkring -268°C til stuetemperatur. På overfladen af CrSBr reflekterer excitonerne lys i en anden farve, hvilket tillader dem at blive analyseret og manipuleret af magnetiske felter.
Derudover opdagede holdet mobile excitoner, der bevæger sig i modsatte retninger, adfærd i overensstemmelse med Mikhail M. Glazovs teoretiske arbejde. Dette fænomen er rent kvantemekanisk og kan have vidtrækkende anvendelser inden for områder som nye laserkilder, lyssensorer og solceller.
Internationalt samarbejde og fremtidsudsigter
Forskningsprojektet er resultatet af et internationalt samarbejde med forskere fra USA, Tyskland, Storbritannien, Holland og Tjekkiet. Cluster of Excellence ct.qmat, som er blevet støttet af Julius Maximilian University of Würzburg og TU Dresden siden 2019, omfatter over 300 forskere fra mere end 30 lande, som arbejder på at forske i topologiske kvantematerialer under ekstreme forhold.
En anden væsentlig opdagelse inden for Cluster of Excellence er, at excitoner blev genereret i en topologisk isolator for første gang, hvilket repræsenterer endnu et gennembrud. Denne konstatering åbner op for nye muligheder for udvikling af lysstyrede computerchips og kvanteprocessorer. Samspillet mellem lys og excitoner bruges til at skabe qubits, de grundlæggende beregningsenheder til kvantecomputere.
I fremtiden kan resultaterne fra disse undersøgelser føre til revolutionerende udvikling inden for kvantekommunikation og databehandling. The Cluster of Excellence modtager finansiering som en del af ekspertisestrategien for de føderale og statslige regeringer.