Pesquisadores criam superfluorescência usando superredes nanocristais

• Para obter superfluorescência sob demanda, os pesquisadores usaram pontos quânticos feitos de perovskitas de haleto de chumbo.
• Eles conduziram experimentos ópticos a -267 ° C, o que deu a evidência final de superfluorescência.

Alguns materiais têm a tendência de emitir luz continuamente quando são excitados por um laser ou qualquer outra fonte externa. Este mecanismo é denominado fluorescência. No entanto, em muitos sistemas quânticos, a tendência de emitir luz espontaneamente é muito mais forte.

Quando tais sistemas são excitados por uma fonte externa, eles sincronizam sua fase mecânica quântica entre si, o que resulta em uma saída muito mais intensa (na forma de luz) do que os emissores individuais combinados. Isso leva a uma emissão de luz brilhante e ultrarrápida, ou seja, superfluorescência.

No entanto, isso só acontece quando os emissores atendem a requisitos específicos, por exemplo, eles devem ter alta força de acoplamento com o campo de luz, um maior tempo de coerência e mesma energia de emissão. Além disso, eles devem ser capazes de interagir totalmente uns com os outros sem serem perturbados pelo ambiente. Até agora, os cientistas não conseguiram realizar esse feito usando milhares de substâncias tecnologicamente relevantes.

Recentemente, pesquisadores da ETH Zurich e da Empa criaram esse efeito usando superredes nanocristais ordenadas de longo alcance. Isso poderia abrir caminho para o desenvolvimento da computação quântica, sensoriamento quântico, comunicação criptografada quântica, bem como iluminação LED.

Referência:Natureza | doi:10.1038 / s41586-018-0683-0 | Empa

Pontos quânticos coloidais

Para obter superfluorescência sob demanda, os autores usaram pontos quânticos feitos de perovskitas de haleto de chumbo. Eles organizaram pontos quânticos de perovskita em uma superrede 3D, permitindo a emissão coletiva coerente de luz (fótons), que cria superfluorescência. É uma emissão com desvio para o vermelho dinamicamente, com decaimento radiativo acelerado de mais de 20 vezes.

Visão microscópica de superredes (iluminação de luz branca) | Crédito:Empa

Para um acoplamento coerente, os pontos quânticos devem ter o mesmo tamanho, formato e composição. Uma solução de pontos quânticos extremamente monodispersa é necessária para fazer superredes ordenadas de longo alcance. E essas soluções foram totalmente aprimoradas nos últimos dois anos.

Os autores disseram que, ao manusear cuidadosamente a evaporação do solvente, eles poderiam produzir superredes, usando pontos quânticos uniformes de tamanhos variados. No geral, ele oferece a base para recursos de fases multi-fótons emaranhadas - uma fonte ausente para computação quântica fotônica, imagens quânticas e detecção.

Os pesquisadores conduziram experimentos ópticos em temperaturas extremamente baixas, quase -267 ° C, o que deu a evidência final de superfluorescência. Eles descobriram que os fótons foram ejetados espontaneamente em uma explosão brilhante - uma nova fonte de luz quântica.

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Esses experimentos ajudarão os cientistas a explorar ainda mais os fenômenos quânticos coletivos com perovskitas de haleto de chumbo. Uma vez que as propriedades deste tipo único de material podem ser aprimoradas ainda mais, é possível explorar coisas além da engenharia de cada ponto quântico.