Nowe doświadczenie oferuje wiedzę o systemach w nanoskali
Międzynarodowy zespół naukowców zdołał zaobserwować oddziaływania w systemach w nanoskali, stosując nowe technologie optyczne. Wyniki omawianego nowego doświadczenia w spektroskopii laserowej wysokiej rozdzielczości, przeprowadzonego w Centrum Nanonauki na Uniwersytecie im. Ludwika Maksymiliana (LMU) w Monachium w Niemczech, zostały opublikowane w najnowszym wydaniu renomowanego czasopisma "Nature". Mierząc fotony rozproszone z pojedynczego punktu kwantowego, nanostruktury półprzewodnika, przy jednoczesnym zwiększaniu intensywności lasera w celu nasycenia absorpcji optycznej punktu, uczeni po raz pierwszy zdołali wykryć bardzo słabe oddziaływania pomiędzy materiałem a jego otoczeniem, dzięki tak zwanemu efektowi Fano. Efekt ten zmienia sposób absorpcji światła lub promieniowania przez atom lub cząsteczkę, wyjaśnia Sasza Goworow, fizyk teoretyczny z Uniwersytetu w Ohio i współautor badania. Występuje on, kiedy dyskretny stan kwantowy - atom lub cząsteczka - oddziałuje ze stanem ciągłym próżni lub otaczającej go osnowy. Częstokroć zasada nieokreśloności Heisenberga uniemożliwia obserwację efektu Fano w systemach w nanoskali, toteż nie można zaobserwować oddziaływania między systemem a jego otoczeniem. Zasada ta stanowi pojęcie z dziedziny fizyki kwantowej, mówiące, że im dokładniej podane jest położenie cząsteczki, tym mniej dokładnie można określić jej pęd i na odwrót. Biorąc pod uwagę małą skalę systemu, nie jest możliwe precyzyjne ustalenie obu czynników jednocześnie. - Nasza teoria sugeruje, że nieliniowy efekt Fano i powiązaną z nim metodę można potencjalnie zastosować w różnych systemach fizycznych w celu ujawnienia słabych oddziaływań - mówi Sasza Goworow. - Możemy eksplorować nowe granice optyki kwantowej - dodaje profesor LMU Khaled Karrai. Badanie sfinansowały różne organizacje krajowe z Niemiec, Wielkiej Brytanii i USA, a także Unii Europejskiej, w ramach sieci doskonałości SANDiE (samoorganizujące się nanostruktury półprzewodnikowe dla nowych urządzeń w fotonice i elektronice), która otrzymuje w sumie 9,2 miliona euro z budżetu szóstego programu ramowego (6PR). Sieć SANDiE, skupiająca 32 partnerów z 14 krajów z UE i spoza niej, stara się wypracować spójne podejście do badań w dziedzinie samoorganizujących się nanostruktur półprzewodnikowych (SAN). Uważa się, że struktury SAN, jak na przykład samoorganizujące się punkty kwantowe (QD), które tworzą się spontanicznie w określonych okolicznościach, kiedy materiał półprzewodnikowy jest rozłożony na podłożu w kilku warstwach, oferują możliwość ciągłego zmniejszania urządzeń elektronicznych, przy jednoczesnej kontroli kosztów produkcji.