Afaste-se, elétrons; é hora de abrir caminho para o trion.
Uma equipe de pesquisadores liderada por físicos da Universidade da Califórnia, em Riverside, observou, caracterizou e controlou tríons sombrios em um semicondutor – diselenide de tungstênio de camada única ultracleana (WSe2) – um feito que poderia aumentar a capacidade e alterar a forma de informação. transmissão.
Em um semicondutor, como o WSe2, um trion é um estado ligado quântico de três partículas carregadas. Um trion negativo contém dois elétrons e um buraco; um trion positivo contém dois buracos e um elétron. Um buraco é a vaga de um elétron em um semicondutor, que se comporta como uma partícula carregada positivamente. Como um trion contém três partículas em interação, ele pode transportar muito mais informações do que um único elétron.
Atualmente, a maioria dos eletrônicos usa elétrons individuais para conduzir eletricidade e transmitir informações. Como os trions carregam carga elétrica líquida, seu movimento pode ser controlado por um campo elétrico. Os trions podem, portanto, também ser usados ??como portadores de informação. Em comparação com os elétrons individuais, os trions possuem índices de spin e momentum controláveis ??e uma estrutura interna rica, que pode ser usada para codificar informações.
Os trions podem ser categorizados em trions brilhantes e escuros com configurações de spin distintas. Um trion brilhante contém um elétron e um buraco com giros opostos. Um trion escuro contém um elétron e um buraco com o mesmo giro. Tronos brilhantes se unem fortemente para iluminar e emitem luz eficientemente, o que significa que eles decaem rapidamente. Os trions escuros, no entanto, se unem fracamente à luz, o que significa que eles decaem muito mais lentamente que os trions brilhantes.
Os pesquisadores mediram o tempo de vida dos troncos escuros e descobriram que eles duram mais de 100 vezes mais do que os trions brilhantes mais comuns. O longo tempo de vida permite a transmissão de informações por trions a uma distância muito maior.
“Nosso trabalho permite a escrita e a leitura de informações trion pela luz”, disse Chun Hung (Joshua) Lui, professor assistente de física e astronomia da UC Riverside, que liderou a pesquisa. “Nós podemos gerar dois tipos de trions – trions escuros e brilhantes – e controlar como a informação é codificada neles.”
Os resultados da pesquisa são publicados na revista Physical Review Letters.
“Nossos resultados podem permitir novas formas de transmissão de informações”, disse Erfu Liu, o primeiro autor do trabalho de pesquisa, e pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Lui. “Dark trions, com sua longa vida útil, podem nos ajudar a realizar a transmissão de informações por trions. Assim como aumentar sua largura de banda Wi-Fi em casa, a transmissão trion permite que mais informações sejam transmitidas do que elétrons individuais.”
Os pesquisadores usaram uma única camada de átomos WSe2, lembrando uma folha de grafeno, porque o nível de energia tríade escuro no WSe2 está abaixo do nível de energia tríonica brilhante. Os trions escuros podem, portanto, acumular uma grande população, permitindo sua detecção.
Lui explicou que a maioria das pesquisas atuais concentra-se em troncos brilhantes porque eles emitem muita luz e podem ser facilmente medidos.
“Mas nos concentramos em troncos escuros e seu comportamento detalhado sob diferentes densidades de carga em dispositivos WSe2 de camada única”, disse Lui. “Fomos capazes de demonstrar um contínuo ajuste de trions escuros positivos para trions negativos escuros simplesmente ajustando uma voltagem externa. Nós também fomos capazes de confirmar a configuração de spin distinta dos trions escuros de trions brilhantes.
“Se pudermos usar trions para transmitir informações, nossa tecnologia de informação será grandemente enriquecida”, acrescentou. “O maior obstáculo em tal desenvolvimento foi a curta vida de tronos brilhantes. Agora, os troncos sombrios e longevos podem nos ajudar a superar esse obstáculo.”
Em seguida, sua equipe planeja demonstrar o transporte real de informações por troncos sombrios.
“Pretendemos demonstrar o primeiro dispositivo de trabalho que usa troncos escuros para transportar informações”, disse Lui. “Se esse protótipo trion funcionar, triões negros podem ser usados ??para transportar informações quânticas”.
Publicado em 09/07/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-07-physicists-revolutionize-transmission.html
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