Işıkla Aşılanmış Parçacıklar

Polaritonlar birbirinden çok farklı iki dünyanın en iyi sonuçlarını sunar. Bu hibrit parçacıklar, ışığı ve organik madde moleküllerini birleştirerek onları organik yarı iletkenlerde enerji transferi için ideal kaplar haline getirir. Modern elektroniklerle uyumludurlar ama aynı zamanda fotonik kökenleri sayesinde hızlı hareket ederler.

Bununla birlikte, kontrol edilmeleri zordur ve davranışlarının çoğu gizemlidir.

Fen Edebiyat Fakültesi’nde kimya ve kimyasal biyoloji yardımcı doçenti Andrew Musser tarafından yürütülen bir proje, bu enerji akışının hızını ayarlamanın bir yolunu buldu. Bu “gaz kelebeği” polaritonları neredeyse durmadan ışık hızına yaklaşan bir şeye taşıyabilir ve menzillerini artırabilir.

Son birkaç yıldır, Musser ve Sheffield Üniversitesi’ndeki meslektaşları, mikro boşluklar adı verilen, ışığı yakalayan ve onu eksitonlarla etkileşime girmeye zorlayan küçük sandviç yapılar aracılığıyla polaritonlar yaratma yöntemini keşfettiler.

Daha önce, mikro boşlukların, organik yarı iletkenleri, ışık yaymadıkları “karanlık durumlardan” nasıl kurtarabileceğini ve gelişmiş organik LED’ler için çıkarımları göstermişlerdi.

Yeni proje için ekip, enerjinin mikro boşluk yapıları içinde nasıl hareket ettiğini gerçek zamanlı olarak ölçmek için ultra hızlı bir video kamera gibi işlev gören bir dizi lazer darbesi kullandı. Ancak takım kendi başına bir hız artışı yaşadı. Polaritonlar o kadar karmaşıktır ki, bu tür ölçümleri yorumlamak bile zorlu bir süreç olabilir.

Gazetenin kıdemli yazarı Musser, “Bulduğumuz şey tamamen beklenmedikti. Tüm bunların ne anlama geldiğini düşünerek iki yıl boyunca veriler üzerinde oturduk” dedi.

Sonunda araştırmacılar, daha fazla ayna dahil ederek ve mikro boşluk rezonatöründeki yansımayı artırarak, aslında polaritonları turboşarj edebildiklerini fark ettiler.

“Bu parçacıkların hareket hızını değiştirme şeklimiz, literatürde hala temelde emsalsiz” dedi. “Ancak şimdi, bu yapılara malzeme yerleştirmenin devletleri çok daha hızlı ve çok daha ileriye taşıyabileceğini doğrulamakla kalmadık, aynı zamanda ne kadar hızlı gittiklerini kontrol etmek için bir kaldıracımız da var. Bu bize şimdi nasıl deneyeceğimiz konusunda çok net bir yol haritası veriyor.”

Tipik organik malzemelerde, temel uyarılmalar, Musser’e göre, dünya şampiyonu sprinter Usain Bolt’un hızına kabaca eşdeğer olan, nanosaniye başına 10 nanometre mertebesinde hareket eder.

Bu, insanlar için hızlı olabilir, ancak nano ölçekte oldukça yavaş bir süreç olduğunu kaydetti.

Buna karşılık, mikro boşluk yaklaşımı, polaritonları yüz bin kat daha hızlı başlatır – ışık hızının %1’i düzeyinde bir hız . Taşıma kısa ömürlü olsa da – bir nanosaniyeden daha az, pikosaniyeden daha kısa veya yaklaşık 1000 kat daha kısa sürmek yerine – polaritonlar 50 kat daha fazla hareket eder.

Musser, “Mutlak hız mutlaka önemli değil” dedi. “Daha kullanışlı olan mesafedir. Dolayısıyla, yüzlerce nanometre seyahat edebiliyorlarsa, cihazı küçülttüğünüzde – örneğin terminalleri 10’ar nanometre olan terminallerle – bu, A’dan B’ye sıfır kayıpla gidecekleri anlamına gelir.”

Bu, fizikçileri, kimyagerleri ve malzeme bilimcilerini aşırı ısınmadan etkilenmeyen yeni, verimli cihaz yapıları ve yeni nesil elektronikler yaratma hedeflerine daha da yaklaştırıyor.

Musser, “Elektronlar yerine eksitonları kullanan birçok teknoloji yalnızca kriyojenik sıcaklıklarda çalışır.” dedi. “Ancak organik yarı iletkenlerle, oda sıcaklığında çok sayıda ilginç, heyecan verici işlevsellik elde etmeye başlayabilirsiniz. Böylece aynı fenomenler yeni tür lazerleri, kuantum simülatörlerini veya bilgisayarları besleyebilir. Bunlar için birçok uygulama var.

Bu yazı Astrafizik.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı phys.orgsitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkıda bulunulmuştur. Bu sebeple Astrafizik.com içerik izinlerine tabidir. Astrafizik.com referans gösterilmek koşuluyla kullanıma izin verilmiştir.

Kaynak:https://phys.org/news/2022-04-light-infused-particles-distance-semiconductors.html

Çeviri: Sinan YAVUZ

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz

Popüler Makaleler

More from author

Dünya Dışı Yaşam Macerası 3. Bölüm

Serimizin birinci ya da ikinci yazılarını eğer okumadıysanız okumanızı tavsiye ederiz. İkinci yazımızda sizlerle Dünya dışı canlılardan, şu ana kadar Dünya dışında amip boyutunda...

Dünya Dışı Yaşam Macerası 2. Bölüm

Serinin ilk yazısına buradan ulaşabilirsiniz. Bir önceki yazımızda kısaca Dünya'mızın, Güneş sistemimizin ve hatta galaksimizin sınırlı bir ömrü olduğundan ve bu sebeple insanlığın ebediyyen...

Dünya Dışı Yaşam Macerası 1. Bölüm

Değerli okuyucular yaklaşık 3 yazıdan oluşak bu yazı dizisinde insanlığın Dünya dışı kolonileşme serüveni, Dünya dışı yaşam, uzaylı kavramının irdelenmesi ve son yazıda da...