Forskare vid U.S.Naval Research Laboratory upptäckte en ny plattform för kvantteknik genom att hänga upp tvådimensionella (2-D) kristaller över porerna i en guldplatta. Detta nya tillvägagångssätt kan hjälpa till att utveckla nytt material för säker kommunikation och avkänningsteknik baserad på fysikens unika lagar på atomnivå.

"Vi förväntade oss aldrig att dessa atomtunna material skulle kunna påverka ordningen av alla atomer i en så relativt stor guldplatta, "sa Jeremy Robinson, en materialforskare vid NRL. "Vid uppvärmning, metallen återflödar för att bilda en porös struktur och guldatomerna fastnar i registret med atomerna i 2-D-lagret ovanpå. "

Forskargruppen förväntade sig att observera avfuktning, en process som härrör från interaktion mellan ytor på två fasta ämnen. Istället för att det bildas droppar på glasbotten under guldet, uppvärmning orsakade en omorientering av den underliggande metallplattan. Guldet blev genomgående poröst och denna fysiska förändring fick forskare att testa för andra biverkningar av sammanslagningen.

"Vi upptäckte också att denna kombination kan skapa ett stort antal kvantljuskällor i en, ungefär, färdigt nätverk, "sade Andrew Yeats, forskningsfysiker vid NRL. "Inriktningen mellan atomskikt kan underlätta energiöverföring mellan emitterna genom guldramen som förbinder dem."

Forskare verifierade att ljus som kommer från 2-D-halvledarna kommer ut som enstaka ljuspartiklar, eller fotoner. Dessa sändare kan överföra energi till varandra genom guldskiktet.

"Vi lyser ljus på en del av provet och vi tittar på ljuset som släcks vid en annan del, "Robinson sa." Detta lär oss hur energi kan kopplas in i guldskiktet vid ett tillfälle, förökas till en annan kvantemitterplats långt bort och sänds ut igen som ljus som vi kunde se. "

Möjligheten att fjärrstyra rörledningen av energi till en enfotonemitter gör detta till ett attraktivt system för kvantteknik.

"När vi blir bättre på att kontrollera hur 2-D-halvledaren interagerar med porerna i metallfilmen, det är lätt att föreställa sig olika tekniker som kan använda dessa egenskaper. "Robinson sa." Sensorer är ett bra första mål, som kan dra nytta av de atomtunna membranen som sträcker sig över den porösa metallramen. "

Medan forskare utförde detta arbete med en guldplatta under det tunna halvledarskiktet, andra metaller kan reagera på samma sätt som guldet. NRL -teamet fortsätter att undersöka hur olika materialkombinationer och strukturer kan skapa enstaka fotonkällor med unika egenskaper, en nyckelkomponent för säker kommunikation.