Rice’i Ülikooli teadlased Tim Noe ja Junichiro Kono tekitasid laboris kõrge intensiivsusega laserimpulsside, tugeva magnetvälja ning madala temperatuuri abil viieteistkümnes dopeerimata üksteisest GaAs vahekihtidega eraldatud InGaAs kvantkaevus samaaegse superfluorestsentsi (loe siit). Teadlaste töö avaldati sel nädalal ajakirjas Nature Physics. Eksperiment sooritati NHMFL (National High Magnetic Field Laboratory) laboratiooriumis Floridas.
Katse detailsem ülesehitus. Vaata allikast.
Nähtuse toimumiseks vajalikul madalal 5 K temperatuurl olevas krüokambris tekitati katse esimeses faasis tugev osakesi orienteeriv magnetväli. Seejärel ergastati kambris olevad kvantkaevud tugevate, ent lühikeste 100 fs (femto, 10-15 s) laserimpulsside abil.
Laserimpulsid põhjustasid suure hulga elektron-auk paaride tekkimise, mis kiirgasid pärast ligikaudu 100 ps (piko, 10-12 s) ooteaega rekombinatsiooni teel elektromagnetkiirgust.
Esialgselt ergastunud elektron-auk paarid (vastavas protseduuris nimetatakse seda laetud osakeste kogumit magnetoplasmaks) on mittekoherentses olekus, teisisõnu puudub neil makroskoopiline dipoolmoment. Nimetatud viiteaja järel tekib aga järsk osakeste kohereerumine, mille tagajärjel kiiratakse tugev impulss valgust.
„Ergastame GaAs kihte pumpamise teel. Ergastunud elektron-auk paarid langevad kvantkaevu. Sama toimub kõikide katses kasutatud kaevudega. 15 kaevu kasutamise eesmärgiks on analoogselt kondensaatorite rööbitiühendusele lihtsalt suurema hulga valgusenergia talletamine. Ergastunud elektronid läbivad seejuures mitmeid hajumisprotsesse, mille tulemusena on nad tervikuna mittekoherentses olekus. Spontaanse footonite emissiooni vahendusel algavas reaktsioonis tekib aga sidestatud radiatsioonivälja tõttu makroskoopiline koherentsus, mille tagajärjel kiiratakse tugev valgusimpulss“ selgitab Tim Noe.
Kono sõnul on molekulaarsetes ning atoomsetes gaasides superfluorestsentsi jälgitud juba aastaid, ent oli seni tahkistes nägemata. Teadlased usuvad superfluoressentsi peenhäälestuse võimalikusesse. „Loodame saavutada olukorra, kus efekt on saavutatav toatemperatuuril ja palju nõrgemate magnetväljade toimel – veelgi paremal juhul üldse magnetväljata. Enamgi veel, soovime luua tahkiste superfluoressentse mistahes lainepikkusel ning pigem elekri kui valguse toimel,“ lisab ta.
„On mitmeid asju, millest me aru ei saa. Näiteks toimub koherentse impulsi kiirgumise ajal kiiratava laine lainepikkuste muutumine. Tegemist on veidra nähtusega, mida pole varem täheldatud. Lisaks on spektris mitmeid seletamatuid karakteerseid maksimume. Seega tööd on,“ lõpetab Kono.
Allikas: PhysOrg
Leave a Reply