Учёная из Пердью сняла «фильмы» о взаимодействии света и материи

Учёная Университета Пердью Либай Хуан разработала технику микроскопии, позволяющую фиксировать движение квантовых частиц со скоростью до квадриллиона кадров в секунду

Методика основана на использовании импульсного лазера вместо затвора — он срабатывает с частотой один раз в фемтосекунду. Это даёт возможность чётко фиксировать перемещение энергонесущих квазичастиц (экситонов и поляритонов) в материалах — как спортивный фотограф ловит момент движения атлета. Результаты наблюдений Хуан сравнивает с «фильмами», показывающими, как частицы движутся или взаимодействуют друг с другом.

Экситоны возникают при взаимодействии движущегося электрона и «дырки» — места, где электрон находился ранее. Поляритоны — гибридные квазичастицы, сочетающие свойства экситонов и фотонов. Исследовательница показала, что управление движением этих частиц может повысить эффективность солнечных батарей сверх общепринятого предела Шокли-Квайссера. Кроме того, удалось обнаружить способы контроля потери экситонов за счёт квантовых фазовых соотношений.

В ходе работы Хуан наблюдала квантовое явление в двумерном материале (муаровой сверхрешётке): частицы настолько сильно отталкиваются друг от друга, что «замирают» на месте — раньше подобное фиксировали только в ультрахолодных газах для квантовых симуляций. Исследования ведутся в рамках центра QuPIDC при поддержке Министерства обороны и Министерства энергетики США, а также Национального научного фонда. Полученные данные помогут создавать новые квантовые материалы и продвинуться в разработке квантовых компьютеров.

Источник: Purdue University