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科学家们发现了一种调整电子能量水平的新方法

一组研究人员发现了使用激光来调整二维晶体薄膜中电子能级的新方法更快,更有效的数据存储和计算机逻辑系统可能会出现,这要归功于一种调整电子能级的新方法。由麻省理工学院的研究人员发现的二维水晶薄膜这一发现最终可以为所谓的“谷电子”装置的发展铺平道路,这种装置利用电子围绕两种相同能量状态聚集的方式,称为工程师对某些人所拥有的山谷时间警告说,我们正在达到我们能够建立传统电子晶体管的极小的极限,传统电子晶体管是基于电子的电荷因此,研究人员一直在研究被称为自旋的电子属性的效用,以存储和操纵数据;这些技术被称为自旋电子学但是它们的电荷和自旋,材料中的电子也有另一个“自由度”,称为谷值指数。这就是所谓的因为绘制电子能量相对于它们的动量而产生的图表由一条带有两个山谷的曲线组成,当它们穿过一种材料时,它们被电子填充利用这种自由度可以通过选择性地用电子填充两个山谷来在一些材料中存储和处理信息。但是,开发这样的山谷设备需要一个系统来选择性地控制两个山谷内的电子,迄今为止已经证明非常难以实现。现在,在今天发表在“科学”杂志上的一篇论文中,由麻省理工学院物理学副教授Nuh Gedik领导的研究人员描述了在原子级薄的二硫化钨“T”晶体内,使用激光独立控制两个谷中电子的新方法两个山谷正处于相同的能量水平,这对于应用来说不一定是最好的,因为你想要能够调整它们,稍微改变能量,使电子从[更高]移动到更低的能量“Gedik说,虽然这可以通过施加磁场来实现,但即使是功率为10特斯拉的非常强大的实验室磁体也只能将谷能量水平移动大约2毫伏电压(meV)。研究人员之前已经证明,指向超快激光脉冲,调谐到非常略低于材料共振的频率,它们能够通过一种称为“光学斯塔克效应”的效应移动其中一个山谷的能量,同时使另一个山谷几乎保持不变。通过这种方式,他们能够实现高达20 meV的能量转换“材料中的光和电子形成一种混合状态,这有助于推动能量水平周围的人们,“Gedik说,在最新的实验中,研究人员发现,通过将激光频率调整到更低于共振,并增加其强度,他们能够同时改变两个山谷的能量水平,并揭示一种非常罕见的物理现象根据麻省理工学院物理学博士生Edbert Jarvis Sie的说法,一个山谷仍然像以前一样由于光学斯塔克移位而移动,另一个山谷则通过一种不同的机制,称为“Bloch-Siegert移位”,该论文的主要作者虽然Bloch-Siegert的转变是在1940年首次预测的,不久之后帮助激发了Willis Lamb对1955年诺贝尔奖获得者发现的氢原子中的Lamb移位的影响,在固体实验中观察它仍然是一个相当大的挑战。所谓的人工原子,迄今为止从未在固体中观察到这种新机制,因为由此产生的变化太小,Sie说实验性能d在Gedik实验室产生了10 meV的Bloch-Siegert位移,这比之前看到的大1000倍。此外,两种效应--Bloch-Siegert位移和光学Stark位移 - 以前倾向于在同一位置发生光学过渡,意味着研究人员很难解开这两种机制,Sie说:“在我们的工作中,我们可以非常自然地解开这两种机制,因为当一个山谷呈现光学斯塔克位移时,另一个山谷呈现出布洛赫 - 西格特位移”,他说:“这种材料可以很好地工作,因为这两种机制与两个山谷有着相似的关系 它们与所谓的时间反转对称有关“这应该可以增强对二维材料中的谷物特性的控制,Nuh说”它可以让你更自由地调整电子山谷,“他说研究小组包括梁Fu,劳伦斯C和麻省理工学院物理系助理教授Sarah W Biedenharn; Jing Kong,麻省理工学院电气工程副教授;加州大学河滨分校物理学助理教授Chun Hung Lui;台湾国立清华大学助理教授李益贤这项工作得到了美国能源部,戈登贝蒂摩尔基金会,国家科学基金会和台湾科技部的支持。据亚利桑那大学物理学助理教授John Schaibley所说,Bloch-Siegert在半导体领域的第一份报告没有参与研究“Gedik和他的同事表明他们可以控制这种能量转变。三原子厚的半导体,“他说”通过改变激光的偏振,他们可以使用Bloch-Siegert移位来控制不同的电子状态“出版物:Edbert J Sie1,等人,”大,谷独有的Bloch-Siegert转变为单层WS2,“Science 10 Mar 2017:Vol 355,Issue 6329,pp 1066-1069; DOI:101126 / scienceaal2241来源:海伦奈特,

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