重磅！新方法可在室溫下制造并捕獲三粒子

2019-10-18 16:57:31來(lái)源：新浪科技綜合編輯：鹿鳴君

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　　原標(biāo)題：重磅！新方法可在室溫下制造并捕獲三粒子

　　科技日?qǐng)?bào)北京10月17日電（記者劉霞）據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)16日?qǐng)?bào)道，由美國(guó)馬里蘭大學(xué)（UMD）主導(dǎo)的一項(xiàng)新研究，開(kāi)發(fā)出一種在室溫下合成并捕獲三粒子的方法，使操縱三粒子并研究其基本性質(zhì)成為可能，有望促進(jìn)生物成像、固態(tài)計(jì)算和量子計(jì)算等領(lǐng)域的發(fā)展。

由UMD領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種在室溫下制造并捕獲三粒子的方法。圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

由UMD領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種在室溫下制造并捕獲三粒子的方法。圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

　　三粒子由3個(gè)帶電粒子組成，通過(guò)非常弱的鍵能結(jié)合在一起。盡管三粒子能比電子攜帶更多信息，在電子學(xué)和量子計(jì)算等領(lǐng)域大顯身手，但在室溫下，三粒子通常不穩(wěn)定，其間的鍵很微弱，使其很快會(huì)分崩離析。目前，大多數(shù)關(guān)于三粒子的研究都需要在超冷溫度下進(jìn)行。即使如此，它們“短命”的屬性也使科學(xué)家很難對(duì)其進(jìn)行控制和研究。

　　在這項(xiàng)新研究中，論文資深作者、UMD化學(xué)與生物化學(xué)教授王玉煌（音譯）和同事開(kāi)發(fā)出一種在室溫下制造并捕獲三粒子的方法。他們首先使用化學(xué)反應(yīng)在單壁碳納米管表面制造出缺陷，缺陷導(dǎo)致納米管導(dǎo)電表面能量出現(xiàn)凹陷——帶電粒子流經(jīng)并陷落其中的阱。

　　隨后，他們將光子對(duì)準(zhǔn)碳納米管，吸收光子后，納米管中的電子從基態(tài)轉(zhuǎn)變到激發(fā)態(tài)，留下帶正電的空穴?？昭ㄅc電子緊密結(jié)合在一起，形成被稱為激子的電子—空穴對(duì)。當(dāng)一個(gè)激子和一個(gè)電子落入阱中時(shí)，結(jié)合在一起，形成一個(gè)由兩個(gè)電子和一個(gè)空穴組成的三粒子。隨著三粒子發(fā)生衰變，它會(huì)釋放出光子，使研究人員觀察到明亮的發(fā)光。

　　王玉煌說(shuō)：“令人興奮的是，三粒子的能級(jí)由阱決定，我們可以使用化學(xué)反應(yīng)操控阱，這意味著，我們可以控制三粒子的能量和穩(wěn)定性，如此一來(lái)，我們有可能建立一個(gè)非常干凈的系統(tǒng)，研究控制發(fā)光二極管和光伏技術(shù)的過(guò)程，并開(kāi)發(fā)量子信息技術(shù)。”

　　王玉煌解釋說(shuō)，通過(guò)改變?cè)诩{米管表面上產(chǎn)生的化學(xué)缺陷的性質(zhì)，有可能精確地控制它們捕獲的三粒子的電荷、電子自旋和其他性質(zhì)。在這項(xiàng)研究中觀察到的三粒子的亮度是以前報(bào)告的7倍多，且其壽命是自由三粒子的100倍以上。

　　王玉煌團(tuán)隊(duì)打算繼續(xù)精煉這一方法，以精確控制三粒子的合成，研究其基本光學(xué)性質(zhì)。這項(xiàng)研究有望促進(jìn)生物成像、化學(xué)傳感、能量捕獲、固態(tài)計(jì)算和量子計(jì)算等技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。

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