Rensselaer Polytechnic Instituteの研究者は、室温で動作し、量子研究とレーザー効率に革命をもたらし、高度な研究をよりアクセスしやすくする強力な光と物質の相互作用レジームで最初のトポロジカル量子シミュレーターデバイスを開発しました。
で研究者Rensselaer Polytechnic Institute（RPI）物理学者が物質と光の基本的な性質を調査するのに役立つ人間の髪よりも広いデバイスを製造しています。ジャーナルに掲載された彼らの調査結果自然ナノテクノロジー、医学から製造までの分野で使用される、より効率的なレーザーの開発をサポートすることもできます。
このデバイスは、フォトニックトポロジー絶縁体と呼ばれる特別な種類の材料で作られています。フォトニックなトポロジカル絶縁体は、光を構成する波のような粒子である光子を導き、材料内で特別に設計されたインターフェイスに導きながら、これらの粒子が材料自体に散乱するのを防ぎます。
量子シミュレーションとレーザー開発
このプロパティのため、トポロジカル絶縁体は多くの光子を一貫して動作させることができます光子。このデバイスは、研究者が非常に小さなスケールで物質を支配する物理的法則である量子現象を研究できるミニチュア研究所であるトポロジー「量子シミュレーター」としても使用できます。
「私たちが作成したフォトニックトポロジカル絶縁体はユニークです。室温で機能します。これは大きな進歩です。以前は、真空で物質を超えた大きな高価な機器を使用してこの体制を調査することしかできませんでした。多くの研究室は、より多くの人々がこの種の基本的な物理学研究を追求することができます。自然ナノテクノロジー勉強。
「また、室温のデバイスのしきい値（それを機能させるために必要なエネルギー量）が以前に開発された低温デバイスの7倍低いため、動作に必要なエネルギーが少ないレーザーの開発における有望な一歩でもあります」とBao氏は付け加えました。
製造技術と観察
RPIの研究者は、半導体業界で使用されているのと同じ技術を使用して、さまざまな種類の材料を階層化するマイクロチップを作成する新しい技術を使用して、新しいデバイスを作成しました。原子原子、分子による分子、特定の特性を持つ目的の構造を作成します。
デバイスを作成するために、研究者はセシウム、鉛、および塩素で作られた結晶であるハロゲン化物ペロブスカイトの超甲状腺板を成長させ、その上にポリマーをパターンでエッチングしました。彼らは、これらの結晶プレートとさまざまな酸化物材料のシート間のポリマーを挟み、最終的には厚さ約2ミクロン、長さと幅100ミクロン（平均的な人間の髪の幅100ミクロン）を形成しました。
研究者がデバイスにレーザー光を当てると、材料で設計されたインターフェイスに輝く三角形のパターンが現れました。このパターンは、デバイスの設計によって決定され、レーザーのトポロジカル特性の結果です。
結論と将来の見通し
「室温で量子現象を研究できることはエキサイティングな見通しです。バオ教授の革新的な仕事は、材料工学が科学の最大の質問のいくつかに答えるのにどのように役立つかを示しています」
参照：「トポロジーバレーホールポラリトンコンデンシェーション」カイペン、ウェイリー、メンサン、ホセDHリベロ、チャヤンティ、Xuハン、リーゲ、ランヤン、Xiang Zhang、Wei Bao、2024年5月24日、自然ナノテクノロジー。
2：10.1038/s41565-024-01674-6
この研究は、主に国立科学財団と海軍研究局からの助成金によってサポートされていました。
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