فیزیک و شیمی

ابعاد انتقال: محرکهای هیجان انگیز در فسفر

ابعاد انتقال: اکسیژن ها که در فسفر هیجان انگیز هستند

برای این که نابودی Exiton-Exiton رخ دهد ، دو Exiton باید با یکدیگر در تعامل باشند. این واکنش ها برای سیستم های 1-D و 2-D به خوبی مشخص می شوند. در سیستم 1 بعدی می توانیم به عکس العمل های اکسیتون که مانند بچه های مدرسه صحبت می کنند در اتوبوس صحبت کنیم فکر کنیم. به عنوان مثال ، Exiton 4 می تواند با همسایگان خود ، Exiton 3 یا 5 تعامل داشته باشد ، اما به دلیل محدودیت های فضایی نمی تواند با Exiton 1 و 2 در تعامل باشد. در یک سیستم دو بعدی ، مانند کودکان مدرسه در زمین بازی ، اگزیتون 4 اکنون می تواند آزادانه در هر دو بعد حرکت کند ، و می تواند با هر اکسسون دیگر تعامل داشته باشد – به عنوان مثال ، اگزیتون 2 یا 5. دانشمندان می خواهند بدانند که چگونه تعامل در فسفر رخ می دهد ، یک سیستم. تقریباً 1-D اعتبار: OIST

از زمان کشف آن در سال 2014 ، فسفر – ورقه ای از اتم های فسفر با ضخامت تنها یک اتم – به دلیل کنتراست فوتوالکتریک منحصر به فرد ، علاقه دانشمندان را برانگیخته است. به عبارت دیگر ، الکترونها با نور تعامل دارند و فقط در یک جهت حرکت می کنند. این پارادوکس بدان معنی است که با وجود دو بعدی بودن (2-D) ، فسفر ترکیبی از خواص موجود در هر دو ماده یک بعدی (1-D) و 2-D را نشان می دهد. دانشمندان بر این باورند که طبیعت متمایز نیمه فسفر نیمه 1-D می تواند برای تولید دستگاه های نوین فتوولتائیک جدید ، از چراغ های LED تا سلول های خورشیدی مورد سوء استفاده قرار بگیرد.

اکنون دانشمندان موسسه علوم و فناوری اوکیناوا (OIST) نشان داده اند که چگونه اکسیژن ها – یک ماده هیجان انگیز ماده در قلب نوری – تعامل و درون فسفر هستند.

دکترا Vivek Barrick گفت: "به دلیل تغییرپذیری خصوصیات ، اگزیتونها در مقایسه با سایر مواد دو بعدی ، در فسفر به روشی واقعاً منحصر به فرد رفتار می کنند ، که ما تازه شروع به درک آن کرده ایم." دانشجویی و اولین نویسنده مطالعه ، منتشر شده در نامه های بررسی فیزیکی.

اکسیتون ها هنگام جذب فوتون شکل می گیرند و باعث می شوند که الکترون در حالت انرژی بالاتر هیجان زده شود. این مسئله باعث می شود که الکترون در حالت اولیه انرژی خود ، که به طور منفی به الکترون محروم می شود ، بار مثبت بگذارد. جفت الکترون در نتیجه – اگزیتون – می تواند از طریق مواد حرکت کرده و با سایر اگزیتون ها در تعامل باشد.

اما اگزیتون ها کوتاه مدت هستند و با گذشت زمان ، الکترون های هیجان زده دوباره به داخل حفره ها فرو می روند. برای انجام این کار ، اگزیتون ها می توانند یا فوتونی – فرایندی بنام نوترکیبی رادیواکتیو – منتشر کنند ، یا می توانند با یکدیگر برخورد کرده و گرما را به ماده منتقل کنند – نوترکیبی غیر رادیواکتیو بنام نابودی اکستون-اگزیتون.

باریک توضیح داد: "تعامل اگزون اگزیتون یا نابودی ، در سیستم های 2D و 2D بسیار متفاوت است." "بنابراین ما می توانیم از Exiton-Exiton به عنوان ابزاری برای بررسی ماهیت واکنش ها در شبه فسفر شبه -1 استفاده کنیم."

ابعاد انتقال: اکسیژن ها که در فسفر هیجان انگیز هستند

هنگامی که چگالی اکسیتون کم است ، فعل و انفعالات فقط در 1-D ، در جهت جهت مطلوب اتفاق می افتد. در تراکم اگزیتون بالا ، واکنش های دو بعدی در هر دو جهت اتفاق می افتد. اعتبار: OIST

کاوشگر فسفر

دانشمندان از لیزرها برای ارسال دو پالس نور هنگام فسفر استفاده می کنند – پالس پمپ برای برانگیختن الکترون ها برای تشکیل اگزیتون ها ، و یک پالس پروب برای نابودی اگزستون-اگزیتون که در طی صد پیک ثانیه ثانویه (تریلیون ثانیه) اتفاق افتاده است. محققان با تغییر نیروی نبض پمپ ، چگالی اولیه اگزیتونهای تشکیل شده را تغییر دادند.

این تیم دریافتند که با افزایش چگالی اگزیتون ، کشتن اگزیتون-اگزیتون در بعد تغییر می کند و از 1-D به 2-D حرکت می کند. محققان نشان داده اند که این تغییر ابعادی ناشی از خواص مختلف فسفر است که به دلیل ساختار غیرمعمول ماده بوجود می آید. این اختلاف باعث می شود تا اگزیتون ها در یک جهت خاص در امتداد شبکیه سریعتر حرکت کرده و در جهت دیگر کندتر حرکت کنند. بنابراین ، در تراکم کم اکسیژن ، فعل و انفعالات بین اگزیتون ها اغلب تنها در یک بعد – در مناسب ترین روند اتفاق می افتد. اما هنگامی که چگالی استون افزایش یافته و در نتیجه مسافت های کمتری بین اگزیتون ها ایجاد می شود ، واکنش ها در هر دو بعد شروع شد.

دانشمندان همچنین تأثیر دما در نابودی Exiton-Exiton را بررسی کرده اند. وقتی تیم تراشه های فسفر را خنک کرد ، کشتار اگزیتون-اگزیتون از 2-D به 1-D ، حتی در تراکم های بالای Exiton بازگشت.

دکتر جولیان مادیو ، دانشمند تیم OIST و هم نویسنده این تحقیق گفت: "این مطالعه نشان می دهد كه ما می توانیم كنترل كنیم كه آیا نابودی Exiton-Exiton بسته به شرایطی كه مشخص كرده ایم در یك یا دو بعد صورت می گیرد." "این ویژگی جدید و جالب فسفر را نشان می دهد ، که افق آن را به عنوان یک ماده جدید در دستگاه های الکترونیکی نوری تقویت می کند."


اگزیتون تاریک می تواند در انتشار نور از نانولوله ها نقش بسزایی داشته باشد


اطلاعات بیشتر:
Vivek Barik و همکاران. کنترل فوق العاده سریع ابعاد نابودی Exciton-Exciton فسفر سیاه اتمی ، نامه های بررسی فیزیکی (2020) دوی: 10.1103 / PhysRevLett.124.057403

ارائه شده توسط
انستیتوی علوم و فناوری اوکیناوا


نقل قول:
ابعاد تحول: اثرات مهیج در فسفر (2020 ، 25 مارس)
برگرفته در 26 مارس 2020
از https://phys.org/news/2020-03-shifting-dimensions-excitons-phosphorene.html

این سند مشمول حق چاپ است. گذشته از هرگونه رفتار منصفانه به منظور مطالعه و تحقیقات خصوصی ، شماره
این قسمت را می توان بدون اجازه کتبی کپی کرد. مطالب فقط برای اهداف اطلاعاتی ارائه شده است.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

16 + سه =

دکمه بازگشت به بالا
بستن