Bước Nhảy Lượng Tử: Bộ Phát Perovskite Điều Chỉnh Điện Cách Mạng Hóa Công Nghệ Lượng Tử
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ và Thiết kế Singapore (SUTD), do Phó Giáo sư Dong Zhaogang dẫn đầu, đã đạt được một bước đột phá quan trọng trong công nghệ lượng tử. Vào tháng 10 năm 2023, họ đã tích hợp thành công các bộ phát lượng tử perovskite có thể điều chỉnh bằng điện với vật liệu cấu trúc nano, mang đến một cách mới để kiểm soát màu sắc và bước sóng phát xạ của ánh sáng lượng tử trong điều kiện môi trường xung quanh.
Được công bố trên Advanced Materials, nghiên cứu trình bày chi tiết một hệ thống lai kết hợp các chấm lượng tử perovskite (QD) với cấu trúc nano antimon telluride (Sb₂Te₃). Sự kết hợp này dẫn đến sự thay đổi năng lượng phát xạ ánh sáng hơn 570 meV, vượt qua các nỗ lực trước đây. Sb₂Te₃, một vật liệu thay đổi pha, cho phép kiểm soát động các tương tác ánh sáng do các đặc tính quang học và điện tử độc đáo của nó.
Hiện tượng giảm chấn Landau tăng cường bề mặt thúc đẩy khả năng này. Khi các đĩa nano Sb₂Te₃ tinh thể được chiếu sáng, các electron nóng được tạo ra, làm thay đổi các đặc tính phát xạ của các QD perovskite lân cận. Điều này cho phép thay đổi rộng rãi bước sóng phát xạ. Áp dụng một điện áp DC vừa phải cho phép kiểm soát động các phát xạ lượng tử, khuếch đại cường độ phát xạ và điều chỉnh năng lượng phát xạ.
Những phát hiện này mở ra khả năng thao túng ánh sáng ở quy mô nano, với các ứng dụng tiềm năng trong mạch photonic tích hợp và truyền thông lượng tử an toàn. Hành vi thay đổi pha của Sb₂Te₃ tăng cường tính linh hoạt của hệ thống, cho phép kiểm soát có thể đảo ngược đối với phát xạ ánh sáng thông qua các phương tiện nhiệt hoặc quang học. Các nhà nghiên cứu đặt mục tiêu tinh chỉnh các hệ thống tập trung vào các bộ phát photon đơn lẻ, tạo ra các thiết bị có thể cấu hình lại để liên lạc lượng tử an toàn, ngay cả dưới ánh sáng ban ngày. Nghiên cứu này mở đường cho các thiết bị photonic có khả năng thích ứng, có khả năng chuyển đổi hệ thống liên lạc lượng tử và mạch photonic lượng tử tích hợp.