Quantum Sprong: Elektrisch Afstembare Perovskiet Emitters Revolutioneren Quantum Technologie
Onderzoekers aan de Singapore University of Technology and Design (SUTD), onder leiding van Associate Professor Dong Zhaogang, hebben een belangrijke doorbraak bereikt in de quantumtechnologie. In oktober 2023 integreerden ze met succes elektrisch afstembare perovskiet quantum emitters met nanogestructureerde materialen, wat een nieuwe manier biedt om de kleuren en emissiegolflengten van quantumlicht te controleren onder omgevingsomstandigheden.
De studie, gepubliceerd in Advanced Materials, beschrijft een hybride systeem dat perovskiet quantum dots (QD's) combineert met antimoon telluride (Sb₂Te₃) nanostructuren. Deze combinatie resulteerde in een lichtemissie energieverschuiving van meer dan 570 meV, wat eerdere inspanningen overtreft. Sb₂Te₃, een faseveranderingsmateriaal, maakt dynamische controle van lichtinteracties mogelijk vanwege zijn unieke optische en elektronische eigenschappen.
Het fenomeen van oppervlakte-versterkte Landau-demping drijft deze capaciteit aan. Wanneer kristallijne Sb₂Te₃ nanodisks worden belicht, worden hete elektronen gecreëerd, waardoor de emissie-eigenschappen van nabijgelegen perovskiet QD's veranderen. Dit maakt een brede verandering in de emissiegolflengte mogelijk. Het toepassen van een bescheiden DC-spanning maakt dynamische controle over quantumemissies mogelijk, waardoor de emissie-intensiteit wordt versterkt en de emissie-energie wordt gemoduleerd.
Deze bevindingen openen mogelijkheden voor het manipuleren van licht op nanoschaal, met potentiële toepassingen in geïntegreerde fotonische circuits en veilige quantumcommunicatie. Het faseveranderingsgedrag van Sb₂Te₃ verbetert de veelzijdigheid van het systeem, waardoor omkeerbare controle over lichtemissie mogelijk is door middel van thermische of optische middelen. De onderzoekers streven ernaar systemen te verfijnen die gericht zijn op single-foton emitters, waardoor herconfigureerbare apparaten worden gecreëerd voor veilige quantumcommunicatie, zelfs bij daglicht. Dit onderzoek maakt de weg vrij voor aanpasbare fotonische apparaten, die mogelijk quantumcommunicatiesystemen en geïntegreerde quantumfotonische circuits transformeren.