صناعة

Dropletons هي العنصر الأساسي عندما يتعلق الأمر بحالات المادة

Dropletons هي العنصر الأساسي عندما يتعلق الأمر بحالات المادة



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

عند الحديث عن حالات المادة ، كانت الأمور بسيطة للغاية. كانت هناك مواد صلبة وسوائل وغازات ، ثم تلتها البلازما جنبًا إلى جنب مع مكثف بوز-آينشتاين والسائل فوق الحرج وغيرها. أحدث ما في الأمر عندما يتعلق الأمر بحالات المادة هو قطرات، والتي على الرغم من تشابهها مع السوائل ، إلا أنها تحدث بسبب ظروف مختلفة تمامًا. جاء هذا الاكتشاف غير المتوقع عندما حوّل معهد مختبر الفيزياء الفلكية التابع لجامعة كولورادو تركيزه إلى ضوء على زرنيخيد الغاليوم لتكوين الإكسيتونات.

[مصدر الصورة: مجموعة Cundiff و Brad Baxley ، JILA]

عندما يصطدم الفوتون بمادة ، تتشكل الإكسيتونات أكثر من أشباه الموصلات. إذا كان الإلكترون مفكوكًا ، بمعنى آخر متحمس ، فإن تركه هو ثقب إلكتروني. إذا كانت قوى الشحنات الأخرى قريبة من خلال إبقاء الإلكترون قريبًا من الفتحة التي ينجذب إليها ، تحدث حالة ملزمة تُعرف باسم الإكسيتون. تحمل الإكسيتونات اسم أشباه الجسيمات حيث تعمل الثقوب والإلكترونات كجسيم واحد.

ضع في اعتبارك أن الخلايا الشمسية هي أشباه موصلات وأن تشكيلات الإكسيتونات ليست سوى خطوة واحدة نحو صنع الكهرباء. إذا تمكنا من فهم المزيد حول كيفية تكوين الإكسيتونات وكيف تتصرف ، فقد يؤدي ذلك إلى حصاد ضوء الشمس بشكل أكثر كفاءة.

كان أندرو ألماند هنتر ، طالب دراسات عليا يتولى مهمة تشكيل biexcitons. هذان نوعان من الأكسيتونات لهما سلوك الجزيء. لقد فعل ذلك من خلال تركيز الليزر على نقطة بعرض 100 نانومتر وتركها لأجزاء أقصر وأقصر من الثانية فقط.

لكن التجربة لم تسير كما هو مخطط لها. قال: "عندما كانت النبضات تدوم أقل من 100 جزء من المليون من الإكسيتون الثاني ، وصلت كثافة الإكسيتون إلى عتبة حرجة. "لقد توقعنا أن نرى طاقة البيكسيتونات تزداد حيث يولد الليزر المزيد من الإلكترونات والثقوب. لكن ما رأيناه عندما أجرينا التجربة هو أن الطاقة انخفضت بالفعل! "

بالطبع عرف الفريق أنهم لم يبتكروا biexcitons ، لكنهم لم يكونوا متأكدين مما وجدوه ، لذا تواصلوا مع المنظرين في جامعة فيليب. تم إنشاء نموذج بعد أن قال المنظرون إنهم يعتقدون أن الفريق قد صنع قطرات من بينها 4,5 و 6 الإلكترونات ذات الثقوب.

لا يتم إقران الثقوب والإلكترونات ولكن القطرات صغيرة بما يكفي بحيث يكون لها سلوك ميكانيكي الكم. هذا هو نفسه كما لو كانت القطرة ليست أكثر من إكسيتونات مجمعة. ومع ذلك ، فقد شكلوا ما يُعرف باسم الضباب الكمي للإلكترونات والثقوب التي تتدفق حول بعضها البعض جنبًا إلى جنب مع القدرة على التموج تمامًا كما يفعل السائل ، بدلاً من أن تكون أزواج منفصلة. الفرق بينها وبين السوائل الأخرى هو قطرات ذات حجم محدود وخارجها ينهار رابط الفتحة / الإلكترون.

واحدة من أكثر الأشياء الرائعة التي نتجت عن هذا هو أن القطرات مستقرة ، على الأقل وفقًا لمعايير فيزياء الكم وأن الاكتشاف قد حصل على مكان في الطبيعة. يعتمد عمرهم على العيش داخل مواد صلبة معهم يدومون فقط 25 تريليون من الثانية. ومع ذلك ، يكون هذا عادةً وقتًا كافيًا للسماح للعلماء بدراسة سلوكهم والطريقة التي تشكلها البيئة. ضع في اعتبارك أنه لا يمكن رؤيتها بهذا الحجم إلا عند استخدام المجاهر التقليدية.

تحدث ماكيلو كيرا من جامعة فيليب مؤخرًا مع Scientific American ؛ لقد قدم الكثير من الأسس النظرية. هو شرح "البصريات الكلاسيكية يمكنها فقط اكتشاف الأجسام الأكبر من أطوالها الموجية ، ونحن نقترب من هذا الحد ،" ومضى يقول "سيكون من الرائع حقًا ليس فقط اكتشاف معلومات التحليل الطيفي حول القطرة ، ولكن رؤية القطرة حقًا."

قال البروفيسور ستيفن كونديف ، رئيس مختبر JILA "لن يقوم أحد ببناء أداة قطرات كمية." ومع ذلك ، فإن العمل المنجز قد يساعد عندما يتعلق الأمر بفهم الأنظمة عندما تتفاعل جسيمات متعددة ميكانيكيًا الكم.


شاهد الفيديو: الحـــالة (أغسطس 2022).