• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Ny dubbelresonansmetod i 2D-material kan stimulera framsteg inom fotonikområdet

    Fotonik, vetenskapen om att manipulera ljus, kan leda till utvecklingen av avancerade optiska enheter, men effektiv generering av fotoner har varit en utmaning fram till nu. Kredit:Shutterstock

    Forskare vid Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, Korea, har utvecklat en ny process som ger en ultrasnabb process för fotongenerering i tvådimensionella material. Denna process kan potentiellt underblåsa utvecklingen av avancerade optiska enheter inom fotonikområdet.

    Fotonik, eller vetenskapen om att manipulera ljus, har olika tillämpningar inom modern elektronik—såsom inom informationsteknologi, halvledare, och hälsobaserade enheter. Således, Forskare globalt har varit fokuserade på att hitta nya metoder för att stimulera framsteg inom fotonikområdet. Men, utmaningen ligger i att optimera processen för "fotongenerering" enligt önskemål, vilket är avgörande för alla fotonikbaserade applikationer.

    I en nyligen publicerad studie publicerad i Nanobokstäver , ett team av forskare vid Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), ledd av professor J.D. Lee, utvecklat en ny mekanism för att maximera effektiviteten av fotonkonvertering i 2D-material. Forskarna uppnådde detta genom att utforska en metod som kallas "icke-linear second-harmonic generation" (SHG), en optisk process där två fotoner med samma frekvens interagerar med ett icke-linjärt material och genererar en ny foton med dubbelt så mycket energi, vilket resulterar i frekvensfördubbling. "En effektiv generering av fotoner är en avgörande del av utvecklingen av fotoniska enheter. I vår studie, vi utvecklade en ultrasnabb process för fotonkonvertering i ett atomistiskt skiktmaterial för att förnya fotonikbaserade applikationer."

    I deras studie, forskarna fokuserade på ett 2D-material som heter volframdiselenid (WSe2), på grund av dess spännande bandegenskaper. Till exempel, detta material består av olika "resonanspunkter" som känsligt svarar på absorptionen av ljuspartiklar som kallas "fotoner". Prof Lee säger, "Vi fokuserade på den här funktionen hos WSe2 och avslöjade en ny process för att konvertera "färgen" i fotoner genom det maximerade dubbla resonansläget."

    Baserat på SHG, forskarna föreslog en ny metod som kallas "dual-resonant optical sum frequency generation" (SFG), där de valde två resonanspunkter i WSe2 kallade A- och D-excitoner, respektive. Med denna metod, forskarna fann att när WSe2 bestrålas med två excitationspulser (ω1 och ω2), där en av de två pulserna (ω1) är avstämda till A-excitonen och deras summafrekvens (ω1 + ω2) till D-excitonen, signalen är 20 gånger högre än singelresonansläget! Inte bara detta, intensiteten som producerades med denna metod visade sig vara en storleksordning högre än SHG under samma förhållanden. Dessa fynd bekräftades sedan med olika tekniker, inklusive densitetsfunktionsteori och optiska experiment. Prof Lee säger, "Vår föreslagna dubbelresonant SFG-metod ger nya vetenskapliga insikter i inte bara icke-linjära spektroskopiska och mikroskopiska metoder utan även icke-linjär optik och teknologi som använder tvådimensionella halvledare."

    Dessa fynd visar en enorm potential för utveckling av avancerade fotoniska enheter. Prof Lee avslutar, "Vår studie kan potentiellt ta fotonikbaserade applikationer till nästa nivå - till exempel, billigare diagnostiska metoder genom bättre optiska bildinstrument inom en snar framtid."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com