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從“暗”到“明” 光電子領(lǐng)域的革命性發(fā)現(xiàn)
2024年08月07日 08:34:56
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：9329
近日，美國海軍研究實驗室（NRL）和瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）攜手合作共同揭示了一類具有明亮基態(tài)激子的新型半導(dǎo)體納米晶體。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】在科技日新月異的今天，每一次基礎(chǔ)科學(xué)研究的發(fā)現(xiàn)與突破都可能引發(fā)技術(shù)領(lǐng)域的深刻變革。近日，美國海軍研究實驗室(NRL)和瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH)攜手合作共同揭示了一類具有明亮基態(tài)激子的新型半導(dǎo)體納米晶體。
在傳統(tǒng)的納米晶體研究中，能量最低的激子往往被稱為“暗”激子，其特性在于它們不易于發(fā)出可見光，從而限制了基于這些納米晶體的器件在光發(fā)射效率上的表現(xiàn)。這一瓶頸問題長期以來困擾著科學(xué)家，成為提升發(fā)光器件性能的關(guān)鍵障礙。然而，NRL與ETH的科研團(tuán)隊通過創(chuàng)新性的思維轉(zhuǎn)變，成功打破了這一僵局。
他們采用了一種逆向思維的策略，即尋找那些激子能級順序與常規(guī)材料相反的新材料。在這樣的材料中，原本沉默不語的暗激子被賦予了全新的角色——它們轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蚋咝Оl(fā)光的明亮激子。這一理論假設(shè)的提出，為后續(xù)的實驗探索指明了方向。
NRL的研究人員基于自己開發(fā)的理論建模，首先在龐大的開源材料數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行了廣泛的篩選，初步鎖定了150多個潛在的目標(biāo)材料。隨后，通過更為精細(xì)的計算與分析，他們進(jìn)一步縮小了范圍，成功預(yù)測出28種可能具有明亮激子的納米材料。這一階段性成果為后續(xù)的實驗驗證奠定了堅實的基礎(chǔ)。
隨后，ETH的研究人員對這28種材料進(jìn)行了更詳細(xì)的建模與仿真分析。他們驚喜地發(fā)現(xiàn)，其中至少有4種納米晶體確實擁有明亮的基態(tài)激子，這一發(fā)現(xiàn)無疑為整個研究項目注入了強(qiáng)大的動力。
除此之外，這些新型納米晶體不僅能夠發(fā)出從紅外到紫外的廣譜光，展現(xiàn)出極高的光譜可調(diào)性，而且其獨特的光電性質(zhì)使其在光電應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。無論是追求更高效率、更長壽命的LED照明技術(shù)，還是尋求更高能量轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池，亦或是開發(fā)更加靈敏、響應(yīng)更快的光電探測器，這些新材料都為我們提供了全新的解決方案和可能性。
此次研究成果的發(fā)表不僅是對光電子領(lǐng)域基礎(chǔ)理論的一次重要補(bǔ)充和完善，更是對未來技術(shù)發(fā)展的一次有力推動。我們有理由相信，隨著這些新型半導(dǎo)體納米晶體的進(jìn)一步研究和應(yīng)用推廣，光電子技術(shù)的未來將更加光明燦爛。
(資料參考來源：科技日報)
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