क्रिस्टल की अपूर्णता पर दृश्य को पूर्ण करना

(नानावरक न्यूज़) एकल-फोटॉन उत्सर्जक (एसपीई) सूक्ष्म प्रकाश बल्बों के समान हैं जो एक समय में केवल एक फोटॉन (प्रकाश की एक मात्रा) उत्सर्जित करते हैं। ये छोटी संरचनाएँ विकास के लिए अत्यधिक महत्व रखती हैं क्वांटम तकनीक, विशेष रूप से सुरक्षित संचार और उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग जैसे अनुप्रयोगों में। हालाँकि, एसपीई युक्त कई सामग्रियां अपनी उच्च लागत और उन्हें जटिल उपकरणों में एकीकृत करने की कठिनाई के कारण बड़े पैमाने पर विनिर्माण में उपयोग के लिए अव्यावहारिक हैं। 2015 में, वैज्ञानिकों ने नामक सामग्री के भीतर एसपीई की खोज की हेक्सागोनल बोरॉन नाइट्राइड (एचबीएन)। तब से, एचबीएन ने अपनी स्तरित संरचना और हेरफेर में आसानी के कारण सेंसर, इमेजिंग, क्रिप्टोग्राफी और कंप्यूटिंग सहित विभिन्न क्वांटम क्षेत्रों और प्रौद्योगिकियों में व्यापक ध्यान और अनुप्रयोग प्राप्त किया है। एचबीएन के भीतर एसपीई का उद्भव सामग्री की क्रिस्टल संरचना में खामियों से उत्पन्न होता है, लेकिन उनके विकास और कार्य को नियंत्रित करने वाले सटीक तंत्र मायावी बने हुए हैं। अब, एक नया अध्ययन प्रकाशित हुआ है प्रकृति सामग्री ("हेक्सागोनल बोरोन नाइट्राइड में एकल-फोटॉन उत्सर्जकों की प्राथमिक उत्तेजना") एचबीएन के गुणों में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि का खुलासा करता है, जो सामग्री के भीतर एसपीई की प्रस्तावित उत्पत्ति पर पिछले शोध में विसंगतियों का समाधान पेश करता है। अध्ययन में तीन प्रमुख संस्थानों का सहयोगात्मक प्रयास शामिल है: CUNY ग्रेजुएट सेंटर (CUNY ASRC) में उन्नत विज्ञान अनुसंधान केंद्र; ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी में नेशनल सिंक्रोट्रॉन लाइट सोर्स II (NSLS-II) उपयोगकर्ता सुविधा; और राष्ट्रीय सामग्री विज्ञान संस्थान। CUNY ASRC के फोटोनिक्स इनिशिएटिव और CUNY ग्रेजुएट सेंटर के भौतिकी कार्यक्रम के प्रोफेसर गेब्रियल ग्रोसो और NSLS-II के बीमलाइन वैज्ञानिक जोनाथन पेलिसियारी ने अध्ययन का नेतृत्व किया। यह सहयोग वार्षिक एनएसएलएस-II और सेंटर फॉर फंक्शनल नैनोमटेरियल्स यूजर्स मीटिंग में एक बातचीत से शुरू हुआ, जब CUNY ASRC और NSLS-II के शोधकर्ताओं ने महसूस किया कि कैसे उनकी अद्वितीय विशेषज्ञता, कौशल और संसाधन कुछ नवीन अंतर्दृष्टि को उजागर कर सकते हैं, जिससे इस विचार को बढ़ावा मिला। एचबीएन प्रयोग. यह कार्य विशेषज्ञता और उपकरण कौशल के विभिन्न क्षेत्रों वाले भौतिकविदों को एक साथ लाया, जो शायद ही कभी इतने करीबी तरीके से सहयोग करते हों। एक्स-रे स्कैटरिंग और ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी पर आधारित उन्नत तकनीकों का उपयोग करते हुए, अनुसंधान टीम ने 285 मिलीइलेक्ट्रॉन वोल्ट पर होने वाली एक मौलिक ऊर्जा उत्तेजना को उजागर किया। यह उत्तेजना हार्मोनिक इलेक्ट्रॉनिक राज्यों की पीढ़ी को ट्रिगर करती है जो एकल फोटॉन को जन्म देती है - उसी तरह जैसे संगीत हार्मोनिक्स कई सप्तक में नोट्स उत्पन्न करता है। दिलचस्प बात यह है कि ये हार्मोनिक्स दुनिया भर में किए गए कई प्रयोगों में देखी गई एसपीई की ऊर्जा से संबंधित हैं। यह खोज पिछली टिप्पणियों को जोड़ती है और पहले के निष्कर्षों में देखी गई परिवर्तनशीलता के लिए स्पष्टीकरण प्रदान करती है। इस हार्मोनिक ऊर्जा पैमाने की पहचान एक सामान्य अंतर्निहित उत्पत्ति की ओर इशारा करती है और पिछले दशक में एचबीएन गुणों पर विविध रिपोर्टों को समेटती है। ग्रोसो ने कहा, "हर कोई एकल फोटॉनों के अलग-अलग गुणों और अलग-अलग ऊर्जाओं की रिपोर्ट कर रहा था जो एक-दूसरे के विपरीत लग रहे थे।" “हमारे निष्कर्षों की सुंदरता यह है कि एक एकल ऊर्जा पैमाने और हार्मोनिक्स के साथ, हम उन सभी निष्कर्षों को व्यवस्थित और जोड़ सकते हैं जिन्हें पूरी तरह से अलग माना जाता था। संगीत सादृश्य का उपयोग करते हुए, लोगों द्वारा रिपोर्ट किए गए एकल फोटॉन गुण मूल रूप से एक ही संगीत शीट पर अलग-अलग नोट थे। जबकि एचबीएन में दोष इसके विशिष्ट क्वांटम उत्सर्जन को जन्म देते हैं, वे उन्हें समझने के अनुसंधान प्रयासों में एक महत्वपूर्ण चुनौती भी पेश करते हैं। पेलिसियारी ने बताया, "दोष अध्ययन के लिए सबसे कठिन भौतिक घटनाओं में से एक है, क्योंकि वे बहुत स्थानीयकृत होते हैं और उन्हें दोहराना कठिन होता है।" "इस पर इस तरीके से विचार करें; यदि आप एक पूर्ण वृत्त बनाना चाहते हैं, तो आप इसे हमेशा दोहराने के तरीके की गणना कर सकते हैं। लेकिन यदि आप अपूर्ण वृत्त की नकल करना चाहते हैं, तो यह बहुत कठिन है। टीम के कार्य के निहितार्थ एचबीएन से कहीं आगे तक फैले हुए हैं। शोधकर्ताओं का कहना है कि ये निष्कर्ष एसपीई युक्त अन्य सामग्रियों में दोषों का अध्ययन करने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम हैं। एचबीएन में क्वांटम उत्सर्जन को समझने से क्वांटम सूचना विज्ञान और प्रौद्योगिकियों में प्रगति को बढ़ावा देने, सुरक्षित संचार की सुविधा और शक्तिशाली गणना को सक्षम करने की क्षमता है जो अनुसंधान प्रयासों को काफी हद तक विस्तारित और तेज कर सकता है। "ये परिणाम रोमांचक हैं क्योंकि वे एकल अंक से लेकर सैकड़ों इलेक्ट्रॉन वोल्ट तक ऑप्टिकल उत्तेजना ऊर्जा की एक विस्तृत श्रृंखला में माप को जोड़ते हैं," पीएचडी एनरिक मेजिया ने कहा। ग्रोसो लैब में छात्र और CUNY ASRC में किए गए कार्य के प्रमुख लेखक।

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=65081.php