Forscher des Technion – Israel Institute of Technology haben einen kohärenten und steuerbaren Spin-Optik-Laser entwickelt, der auf einer einzigen atomaren Schicht basiert. Dieser Laser hebt die Spin-Degeneriertheit von Lichtquellen auf, ohne dass magnetische Felder benötigt werden. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten zur Erforschung spinabhängiger Phänomene. Die Studie wurde von der Forschungsgruppe von Professor Erez Hasman in Zusammenarbeit mit Professor Elad Koren und Professor Ariel Ismach durchgeführt. Die Forscher haben photonische Spin-Gitter mit einer WS2-Monolage konstruiert, die lateral begrenzte Spin-Talzustände erzeugten. Durch Ausnutzung des photonenischen Rashba-Effekts und hoch-Q symmetrieaktivierte gebundene Zustände im Kontinuum erreichten sie hoch-Q Spin-Split-Zustände, die für den Laser essentiell sind. Die Forscher verwendeten WS2-Monolagen aufgrund ihrer einzigartigen Talpseudospins und konnten spin-optische excitonische Lasung bei Raumtemperatur realisieren. Die erreichte Talspinkohärenz in der monolagenintegrierten Spin-Tal-Mikrohöhle eröffnet Möglichkeiten für Anwendungen in der Quanteninformation. Die Forschung wurde von verschiedenen Stiftungen und Zuschüssen unterstützt.
Einführung
Die Entwicklung eines kohärenten und steuerbaren spin-optischen Lasers, der auf einer einzelnen atomaren Schicht basiert, eröffnet neue Möglichkeiten für die Erforschung von spinabhängigen Phänomenen. Dieser Durchbruch wurde von Forschern am Technion – Israel Institute of Technology erzielt, genauer gesagt von der Forschungsgruppe von Professor Erez Hasman in Zusammenarbeit mit Professor Elad Koren und Professor Ariel Ismach. Durch den Aufbau von photonischen Spin-Gittern mit einer WS2-Monoschicht konnten die Forscher laterale Spin-Valley-Zustände erzeugen, was zur Erreichung von spin-optischer exzitonischer Laserung bei Raumtemperatur führte.
Hintergrund
Spinabhängige Phänomene haben aufgrund ihrer potenziellen Anwendungen in verschiedenen Bereichen, einschließlich der Quanteninformation und -berechnung, das Interesse von Forschern geweckt. Traditionelle Techniken zur Manipulation von Spin erfordern den Einsatz starker Magnetfelder. Die Entwicklung eines kohärenten und steuerbaren spin-optischen Lasers ohne den Einsatz von Magnetfeldern könnte jedoch eine vielseitigere und effizientere Plattform für die Erforschung von spinbezogenen Effekten bieten.
Vorherige Forschung zu spin-optischen Lasern
In der Vergangenheit haben Forscher verschiedene Materialien und Techniken untersucht, um kohärente spin-optische Laser zu erzielen. Einige Ansätze basieren auf organischen Materialien oder magnetischen Halbleitern. Diese Methoden können jedoch Einschränkungen hinsichtlich Effizienz, Temperaturbereich oder Skalierbarkeit aufweisen. Die Verwendung einer einzelnen atomaren Schicht wie WS2-Monoschichten bietet eine vielversprechende Lösung, um diese Herausforderungen zu bewältigen.
Experimentelle Methode
Die Forscher am Technion konstruierten photonische Spin-Gitter unter Verwendung einer WS2-Monoschicht. Dieses Material wurde aufgrund seiner einzigartigen Valley-Pseudospins ausgewählt, die Eigenschaften im Zusammenhang mit der Energiebandstruktur des Materials sind. Durch die Nutzung des photonenischen Rashba-Effekts und hoch-Q-symmetrieermöglichter gebundener Zustände im Kontinuum konnten die Forscher hoch-Q-spin-gesp
