AZ 
Kimyaçılar uzun məsafələrə uçan işıq maddəsi hibrid hissəciklərini ələ keçirirlər
Maureen Searcy, Çikaqo Universiteti tərəfindən
Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib
Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin
Atreyi Qoş (solda) və Sara Kinq zamanla həll olunan fotoemissiya elektron mikroskopu ilə tədqiqat üçün ultra yüksək vakuum kamerasına köçürülən nümunələrə baxırlar. Müəllif: Ceyson Smit
Uçuşda olan və qanadlarını saniyədə 200 dəfəyə qədər çırpa bilən kolibri quşunun dəqiq görüntüsünü çəkmək üçün fotoqrafa son dərəcə yüksək çekim sürətinə malik kamera lazımdır. Bəs hədəfiniz tək bir xromosomdan kiçikdirsə və işıq sürətinə yaxınlaşan sürətlə hərəkət edə bilirsə, necə olar? Ənənəvi kameralar, nə qədər inkişaf etmiş olsalar da, işığın təbiəti ilə məhdudlaşır. Belə kiçik, sürətli bir obyekti lentə almaq üçün xüsusi bir cihaz və innovativ bir üsula ehtiyacınız olacaq.
Nature Communications jurnalında dərc olunmuş bir araşdırmada , UChicago kimyaçıları məhz belə bir ultra sürətli “kamera” hazırladılar. Onlar bundan istifadə edərək istiqamətlərini dəyişə bilən xüsusi bir kristaldan keçən polyaritonları – həm işıqdan, həm də maddədən ibarət kvazipartikülləri – çəkmək üçün istifadə etdilər.
Tədqiqatçılar polyaritonların uzun məsafələrə səyahət etdiyini, kristalın bir parçası üzərində hərəkət etdiyini və kvazipartikulun maddə hissəsini təmin etdiyini müşahidə etdilər. Bu, enerji itirmədən və ya gözlənildiyi kimi tez bir zamanda yox olmadan baş verdi.
“Normalda, işıq maddə ilə istiqamətə əhəmiyyət verməyən şəkildə qarşılıqlı təsir göstərir. Hər hansı bir istiqamətdə eynidir. Bəs bu artıq doğru olmadıqda nə baş verir?”, – deyə tədqiqatın həmmüəllifi və kimya üzrə dosent Sara Kinq soruşdu. “Nanomiqyasda bir istiqamətdə hərəkət edən polyaritonları birbaşa müşahidə etmək, işığın və maddənin qarşılıqlı təsirini necə idarə edə biləcəyimizi anlamağımıza kömək edə bilər.”
Komandanın nəticələri göstərir ki, istifadə etdikləri kristal növü elektrik əvəzinə işıqdan istifadə edən kvant hesablamalarında istifadə olunan kompüter çipləri kimi fotonik texnologiya üçün idealdır. Nəticələr həmçinin işıq və maddə arasındakı qarşılıqlı təsirə dair məlumat verir.
Yeni imkanlar açmaq
Qabaqcıl, işığa əsaslanan texnologiyaların inkişaf etdirilməsindəki çətinliklərdən biri mikroskopik işıq şüalarını idarə etmək qabiliyyətidir.
Saf işıq vəhşidir — o, hər tərəfə hərəkət edir, yayılır və solur. Lakin işıq maddə ilə polyariton kimi birləşdikdə, onu daha asanlıqla idarə etmək olar.
Tədqiqat üçün tədqiqatçılar fotonlardan hazırlanmış hibridlərdən və molibden oksidiklorid (MoOCl2 , qeyri-rəsmi olaraq moo-kul tələffüz olunur) adlanan laylı kristal materialdan istifadə etdilər.
Polaritonlar müəyyən bir istiqamətdə idarə oluna bilən kiçik avtomobillər kimidir və kristalın xüsusi xüsusiyyətləri onu işığı idarə etmək üçün daha da faydalı edir. Hansı istiqamətə getməyinizdən asılı olaraq fərqli davranır. Bir istiqamətdə keçirici metal, digər istiqamətdə isə izolyator kimi çıxış edir.
Yolların bordürləri və orta zolaqları olduğunu təsəvvür edin. Düz yolla getmək asandır, ancaq bordürlərin üzərindən çarpaz yolla getmək sizi xeyli yavaşladar. Kristalı sadəcə fırlatmaq kvazipartikulun hərəkətini və xüsusiyyətlərini – sürəti, ölçüsünü, məsafəni, istiqaməti və hətta tutuşu tənzimləyə bilər.
Bu təbii mühafizə məhəccərlərinə malik materiallar mühəndislərin hibrid hissəcikləri istiqamətləndirmək üçün divarlar və ya tunellər tikməsinə ehtiyacı aradan qaldırır.
Kinqin qrupunun doktoranturadan sonrakı alimi və həmmüəllif Atreyi Qoş bildirib ki, “Bu iş, işığı son dərəcə kiçik miqyaslarda istiqamətləndirən texnologiyalara, məsələn, qabaqcıl optik sxemlərə və yüksək qətnaməli görüntüləmə alətlərinə imkan verə bilər. İşığın daha az itki ilə daha uzaqlara hərəkət etməsinə imkan verməklə, sıx bağlı qalaraq işığın daha səmərəli və dəqiq idarə olunması üçün yeni imkanlar açır.”
Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .
Zamanla həll olunan fotoemissiya elektron mikroskopiyası
Kinqin komandası, lazerin istifadə rahatlığını elektron mikroskopunun son dərəcə kiçik obyektləri çəkmək qabiliyyəti ilə birləşdirən zamanla həll olunan fotoemissiya elektron mikroskopiyası adlanan bir texnikadan istifadə etdi.
Kinq dedi: “Biz fotonları necə idarə edəcəyimizi bilirik – onların vaxtını, zaman profilini, enerjisini və polyarizasiyasını idarə edə bilərik. Lakin optik mikroskoplar görünən işığın dalğa uzunluğunun yarısından kiçik olanı aydın şəkildə təsvir edə bilmir. Bu, çox kiçik bir məsafədir, lakin işıq maddəsi kvazipartikülü hələ də həmin ölçünün çox kiçik bir hissəsidir.
“Digər tərəfdən, elektronun vaxtını, enerjisini və ya polyarizasiyasını idarə etmək çox çətindir”, – deyə o, davam etdi, “lakin elektronun difraksiya həddi daha kiçikdir. Beləliklə, bu tip dinamikaları məkan və zaman daxilində təsvir etmək üçün hər iki dünyanın ən yaxşı variantlarından istifadə edirik.”
Quraşdırma, kristala lazer vurmaqla işləyir, bu da polyaritonlar yaradır və onları “küçə” boyunca qaçmağa göndərir. Daha sonra komanda hibridlər yaratmayan, lakin yenə də elektronları buraxan bir şəkildə kristala başqa bir lazer vurur. Bu elektronların bəziləri enerjini kvazipartiküllərlə birləşdirir və mikroskopun anlıq görüntüdə çəkə biləcəyi “işıqlanır”.
Komanda yarışı təkrar-təkrar qaçaraq, kvazipartiküllərin yolu boyunca müxtəlif yoxlama nöqtələrində şəkillər çəkərək, başlanğıc və anlıq görüntülər arasında daha uzun müddət gözlədi. Kinqin sözlərinə görə, anlıq görüntülər birlikdə ” molekulyar film ” əmələ gətirir.
Bu film vasitəsilə onlar hibrid hissəciklərin bu kristalda əvvəllər ölçüldüyündən üç dəfə çox məsafə qət etdiyini gördülər.
King qrupunun aspirantı və həmmüəlliflərindən biri olan Kelvin Raab bildirib ki, “Bu qədər uzun yayılma uzunluqlarını real vaxt rejimində müşahidə etmək heyrətamizdir. Biz polyaritonların MoOCl2 lopaları boyunca hərəkətini və materialın kənarlarından əks olunmasını izləyə bilərik . Kvazipartiküllərin real məkanda 2D materialın içərisində sıçradığını görmək nadir hallarda olur.”
Maddi məsələlər
Qoş izah etdi ki, nəticələr həyəcanvericidir, çünki MoOCl 2 sadə metodlardan istifadə edərək asanlıqla yüksək keyfiyyətli 2D lopalara ayrıla bilən havada davamlı bir materialdır və bütün ölçmələr otaq temperaturunda aparılır. “Bu cür praktik şəraitdə uzun polyariton yayılma uzunluqlarının nümayişi MoOCl 2- ni yeni nəsil optoelektron cihazları üçün yüksək perspektivli bir platforma kimi təqdim edir.”
MoOCl2 həmçinin, görünən işıqdan istifadə edərək kvazipartiküllər əmələ gətirə bilən kristal quruluşuna istiqamətdən asılı qaydalar qoyulmuş ilk materiallardan biridir ki, bu da faydalıdır, çünki “yaşadığımız dünya budur”, – deyə Kinq bildirib. “Texnologiyalarımızın çoxu görünən tezliklər üçün hazırlanmışdır. “
Bu iş kristal haqqında bir neçə fundamental sual doğurur: onun atomları işığa nə dərəcədə reaksiya verir? Tədqiqatçılar onun xüsusiyyətlərini dəyişdirə bilərlərmi? Müxtəlif kvant davranışlarına nail olmaq üçün təbəqələri büküb üst-üstə yığa bilərlərmi? Onun elektromaqnit xüsusiyyətlərini daha da təkmilləşdirib idarə edə bilərlərmi?
Komandanın bu material üzərində apardığı araşdırmada bir çox istiqaməti izləyə biləcəyini söyləyən Kinq, onların əsas məqsədinin işığı idarə etməyin yeni yollarını tapmaq və “məsələn, Universitetdə kvant informasiya elmində görülən bəzi gözəl işləri araşdırmaq” olduğunu söylədi.
Nəşr detalları
Atreyi Qoş və digərləri, Hiperbolik MoOCl 2- də uzun mənzilli anizotrop plazmon polyaritonlarının fəza-zaman vizuallaşdırılması , Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-70565-2
Jurnal məlumatları: Nature Communications
