Fig A:Det schematiska diagrammet över CNT-baserade fotoledande antennomkopplare och experimentell uppsättning. CNT -rören är parallella med riktningen för det applicerade elektriska fältet. Upphovsman:American Chemical Society
Ett team av forskare från Osaka University, TU Wien, Nanyang tekniska universitet, Rice University, University of Alberta och södra Illinois University-Carbondale kommer närmare att reda ut kvasipartiklarnas fysik i kolnanorör.
Kolnanorör (CNT), ett modell endimensionellt (1-D) material som helt och hållet består av kolatomer, har väckt stor uppmärksamhet ända sedan deras upptäckt på grund av de unika egenskaper som härrör från kvantfängslingseffekter. CNT har märkts som ett av materialen för nästa generations optoelektroniska enheter. Kritiskt mot denna framsteg är att förstå hur kvasipartiklar-teoretiska partiklar som används för att beskriva observerbara fenomen i fasta ämnen-beter sig och interagerar med varandra i ett 1-D-system. Detta kräver en fundamentalt annorlunda modell jämfört med ett konventionellt 3D-material som kisel som en följd av den minskade dimensionen i CNT.
"Det var svårt att utveckla en terahertz -strålningsanordning med ett externt högt elektriskt fält i en specifik riktning mot CNT, "säger motsvarande författare Masayoshi Tonouchi.
Genom att kombinera olika experimentella tekniker, laget kunde direkt undersöka skapandet av gratis laddningsbärare i CNT vid olika tidsskalor efter fotoexcitation. Mycket komplexa interaktioner som involverar olika kvasipartiklar uppstår efter den första fotoexciteringen. Dessa processer förändras med tiden, och att kunna sondera en av kvasipartiklarna gör det lättare att förstå hela processen.
Fig B. Experimentellt observerade THz -emissionsvågformer vid förspänningar framåt och bakåt. Upphovsman:American Chemical Society
Fig C. Jämförelse av beräknade toppvärden för THz -emission och fotoström med experimentella data. Upphovsman:American Chemical Society
Tillsammans med toppmoderna simuleringar, laget kunde identifiera två nyckelmekanismer som förklarar deras data och hjälpte dem att utveckla en detaljerad mikroskopisk modell som beskriver kvasipartikelinteraktioner i ett starkt elektriskt fält i CNT.
"Vi föreslog en modell där elektronhålsbundna kvasipartiklar upphetsade i högenergi E22-excitonbandet divergerar till lågenergibandet och spelar en roll i ultrasnabb elektrisk ledning. Denna modell förklarade framgångsrikt de experimentella fakta och ledde till klargörandet av det fysiska egenskaper hos CNT. "
Deras resultat belyser ett antal långvariga frågor inom CNT:s extrasnabba dynamik, för oss närmare förverkligandet av avancerad optoelektronik baserad på CNT och andra lågdimensionella material.
