新的成像技術以無與倫比的分辨率捕捉量子粒子的運動 _知識經驗

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激子——電中性的準粒子——具有非凡的性質。它們僅存在于半導體和絕緣材料中，并且可以在具有幾個原子厚度的二維(2D)材料中容易地獲得，例如碳和輝鉬礦。當這些2D材料結合在一起時，它們表現出兩種材料都不具備的量子特性。
特拉維夫大學的一項新研究探索了激子在前所未有的短時間內以極高的空間分辨率在二維材料中的產生和傳播。這項研究由哈伊姆蘇考斯基教授和陶雷蒙德貝弗利薩克勒精密科學學院的邁克爾姆雷金博士領導，并在科學進展發表。
【新的成像技術以無與倫比的分辨率捕捉量子粒子的運動】量子力學是物理學的一個基礎理論，用最小的能量尺度描述自然。“我們的新成像技術可以在短時間內捕捉到納米尺度的激子運動，”Mrejen博士說。“這個工具對于偷窺光線影響材料的初始時刻的反應非常有用。”
“這些材料可以用來顯著降低光的運行速度，甚至存儲光，這是基于光子學的通信和量子計算機備受追捧的能力，”Suchowski教授解釋說。“從儀器能力的角度來看，這項測試為可視化和操縱其他光譜系統中許多其他材料系統的超快響應開辟了新的機會，例如發現了許多分子振動的中紅外范圍。”
科學家們發展了一種獨特的飛秒-納米尺度的時空成像技術，并在室溫下觀察到了半導體材料鎢二硒化物的激子-極化子動力學。
激子極化子是光和物質耦合產生的量子生物。由于所研究的特定材料，測量的傳播速度約為光速的1% 。在這個時間尺度上，光只能傳播幾百納米。
“我們知道我們有一個獨特的表征工具，這些2D材料是探索超快和超小交叉路口有趣行為的良好候選材料，”姆雷金博士說。“從應用的角度來看，我應該補充一點，這種材料，鎢二硒化物，非常有趣。它可以在非常有限的尺寸內保持光物質的耦合狀態，在室溫和可見光譜范圍內可以達到單原子厚度。”
研究人員現在正在探索控制半導體波速度的方法，例如，結合多種2D材料。