इज़राइल ने सुसंगत, नियंत्रणीय परमाणु-स्केल स्पिन-ऑप्टिक लेजर का निर्माण किया

हाल ही में, टेक्नियन-इज़राइल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (TI) के शोधकर्ता टंगस्टन डाइसल्फ़ाइड (WS2) की एकल परमाणु परत के आधार पर एक सुसंगत और नियंत्रणीय स्पिन-ऑप्टिक लेजर बनाकर स्पिन-ऑप्टिक लेजर के क्षेत्र की सीमाओं को आगे बढ़ा रहे हैं।
स्पिन-ऑप्टिकल लेजर में उनकी प्रगति इलेक्ट्रॉन और फोटॉन स्पिन का उपयोग करके मौलिक अनुसंधान और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए नए क्षितिज खोल रही है।
शोध का नेतृत्व करने वाले पोस्टडॉक्टरल विद्वान केक्सिउ रोंग ने कहा, "2018 में, हम दो-आयामी (2डी) सामग्रियों में घाटी छद्म-स्पिन से आकर्षित हुए थे, जिन्हें इलेक्ट्रॉन चार्ज जैसी जानकारी के प्रसिद्ध वैकल्पिक वाहक माना जाता है। और स्पिन, और घाटी के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की अगली पीढ़ी के लिए उनकी व्यापक रूप से खोज की जा रही है।"
परमाणु स्केल फोटोनिक्स की प्रयोगशाला, टेक्नियन-इज़राइल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (टीआई) और तेल अवीव विश्वविद्यालय में नैनोइलेक्ट्रॉनिक सामग्री और उपकरणों की प्रयोगशाला के सहयोगियों के एक बड़े समूह के साथ सहयोग किया गया।
वैलीट्रॉनिक्स, जिसमें इलेक्ट्रॉन दो अलग-अलग इलेक्ट्रॉनिक घाटियों के साथ तरंगों के रूप में दो-आयामी अर्धचालक की जाली के माध्यम से प्रवाहित होते हैं, क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए एक आशाजनक क्षेत्र है। उत्तेजित इलेक्ट्रॉन एक घाटी में जमा होते हैं और एक घाटी सूचकांक (-K′ या K′) प्राप्त करते हैं, जिसका उपयोग जानकारी को एन्कोड करने के लिए 1 या 0 का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जा सकता है।
स्पिन-ऑप्टिक लेजर
स्पिन-ऑप्टिकल लेजर फोटॉन मोड (गुहा के आंतरिक मोड) और इलेक्ट्रॉन लीप्स (एक लाभ सामग्री से उत्सर्जन) को जोड़ते हैं, जो इलेक्ट्रॉनों और फोटॉनों के बीच स्पिन जानकारी के आदान-प्रदान का पता लगाने और उन्नत ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को विकसित करने का एक तरीका प्रदान करते हैं।
"उच्च-गुणवत्ता वाले फोटोनिक स्पिन-स्प्लिटिंग मोड प्राप्त करने के लिए, हमने विभिन्न समरूपता गुणों के साथ फोटोनिक स्पिन लैटिस का निर्माण किया, जो एक एंटी-एसिमेट्रिक कोर और एक एंटीसिमेट्रिक क्लैडिंग से समझौता करता है, जो ट्रांसवर्सली सीमित स्पिन वैली राज्यों को बनाने के लिए WS2 मोनोलेयर के साथ एकीकृत होता है," रोंग ने कहा, यह जोड़ते हुए कि "दोनों जाली अनिसोट्रोपिक और गैर-समान नैनोस्ट्रक्चर द्वारा तैयार किए गए ऑर्डर किए गए इलेक्ट्रॉनिक स्पिन जाली के फोटोनिक एनालॉग हैं।"
नोट: एक स्पिन-वैली ऑप्टिकल माइक्रोकैविटी एक एंटी-एसिमेट्रिक (पीला कोर क्षेत्र) और एक एंटी-सिमेट्रिक (हरा-नीला क्लैडिंग क्षेत्र) फोटोनिक स्पिन जाली का संयोजन है। एक सतत माध्यम में ध्वनिक राज्यों का रशबा-प्रकार स्पिन विभाजन चुनिंदा और पार्श्व रूप से कोर के भीतर उच्च-क्यू प्रतिध्वनि के उभरते फोटोनिक स्पिन घाटी राज्यों को सीमित कर सकता है। टंगस्टन डाइसल्फ़ाइड में घाटी उत्तेजना द्वारा सुसंगत रूप से नियंत्रित स्पिन-ध्रुवीकृत लेजर (लाल और नीली किरणें) उत्पन्न होते हैं।
मूल व्युत्क्रम असममित जाली में दो महत्वपूर्ण गुण होते हैं: पहला, इसमें स्थानिक रूप से भिन्न ज्यामितीय चरणों के साथ गैर-समान अनिसोट्रोपिक नैनोपोर्स की संरचना के कारण एक नियंत्रणीय स्पिन-निर्भर व्युत्क्रम आसान जाली वेक्टर होता है। यह वेक्टर एक स्पिन-सरल बैंड को गति स्थान में दो स्पिन-ध्रुवीकृत शाखाओं में विभाजित करता है, अर्थात, फोटोनिक रशबा प्रभाव।
दूसरा, स्पिन-स्प्लिट शाखाओं के बैंड किनारों पर उच्च-गुणवत्ता वाले सममित (अर्ध-) बाध्य राज्यों या ±K (ब्रिलोइन ज़ोन कोण) फोटोनिक स्पिन वैली राज्यों की एक जोड़ी प्राप्त की जाती है। ये दो स्पिन-विभाजित राज्य सातत्य में "बद्ध राज्य" हैं क्योंकि वे अपने निकट और बाहरी प्रसार क्षेत्रों के बीच समरूपता बेमेल के कारण अंतरिक्ष में अत्यधिक सीमित हैं। ये दोनों अवस्थाएँ समान आयाम की अवस्थाओं का सुसंगत सुपरपोजिशन बनाती हैं।
नैनोइलेक्ट्रॉनिक सामग्री और विकास प्रयोगशाला के प्रमुख प्रोफेसर एलाड कोरेन ने कहा, "स्पिन-नियंत्रणीय इलेक्ट्रॉन छलांग प्राप्त करने के लिए, हमने एक लाभ सामग्री के रूप में डब्ल्यूएस 2 मोनोलेयर का उपयोग किया, क्योंकि इस प्रत्यक्ष बैंडगैप संक्रमण धातु डाइसल्फ़ाइड में एक अद्वितीय घाटी छद्म-स्पिन है, जिसकी वैली इलेक्ट्रॉनों के लिए वैकल्पिक सूचना वाहक के रूप में व्यापक रूप से जांच की गई है।"
टीम के काम से एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष यह है कि फोटोनिक मोड के डिजाइन और मोनोलेयर गेन सामग्री की पसंद पर ध्यान केंद्रित करके, उन्होंने चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में और कमरे में सुसंगत प्रकाश स्रोतों से स्पिन सादगी को हटाने की चुनौती को हल कर लिया है। तापमान।
शायद टीम के काम का सबसे आश्चर्यजनक पहलू यह है कि यह मोनोलेयर लेजर के निर्माण से कहीं आगे जाता है, हसमैन ने कहा, "हमारा लेजर तंत्र डब्ल्यूएस 2 मोनोलेयर के भीतर क्रायोजेनिक के बिना, और लेजर तीव्रता के साथ लंबे समय से अपेक्षित घाटी सुसंगतता की ओर ले जाता है और विभिन्न पंप ध्रुवीकरणों द्वारा नियंत्रित स्थानिक सुसंगतता।"
टीम के लेज़िंग तंत्र ने सिस्टम की न्यूनतम हानि स्थिति को खोजने के लिए ±K वैली एक्साइटन्स को चलाया, जिससे उन्हें ±K स्पिन वैली राज्यों के विपरीत ज्यामितीय चरणों के आधार पर लॉकिंग सहसंबंधों को फिर से स्थापित करने की अनुमति मिली।
हसमैन ने कहा, "यह लेजर तंत्र-संचालित घाटी सुसंगतता अंतर-घाटी बिखरने के कम तापमान के दमन की आवश्यकता को समाप्त करती है," इसके अलावा, रशबा मोनोलेयर की न्यूनतम हानि स्थिति को रैखिक (गोलाकार) द्वारा संतुष्ट (बाधित) करने के लिए ट्यून किया जा सकता है। ) पंप ध्रुवीकरण, जो लेजर तीव्रता और स्थानिक सुसंगतता को नियंत्रित करने का एक साधन प्रदान करता है, लेजर तीव्रता और स्थानिक सुसंगतता को नियंत्रित करने का एक तरीका प्रदान करता है।"