ナノ結晶超格子を使用した超蛍光

・研究者は、オンデマンドで超蛍光を取得するのに、ハロゲン化鉛ペロブスカイトで作られた量子ドットを使用しました。

・彼らは-267°Cで光学実験を行い、超蛍光の決定的な証拠を発表しました。

いくつかのモノは、レーザーまたは他の外部ソースによって励起されたときに連続的に発光する傾向があります。 このメカニズムは蛍光と呼ばれます。 ただし、多くの量子システムでは、自発的に光を放出する傾向がはるかに強くなります。

このようなシステムが外部ソースによって励起されると、量子力学的位相が互いに同期し、個々のエミッターを組み合わせた時よりもはるかに強力な出力（光の形で）が得られます。 これにより、明るく超高速の発光、つまり超蛍光が発生します。

ただし、これは、エミッターが特定の要件を満たしている場合にのみ発生します。たとえば、エミッターは、ライトフィールドとの高い結合強度、より長いコヒーレンス時間、および同じ放出エネルギーを備えている必要があります。また、周囲に邪魔されることなく、完全に相互作用できる必要があります。 これまでのところ、科学者が何千もの関連する物質を使用して実験しましたが、発生させる事はできませんでした。

最近、ETHチューリッヒとエンパの研究者は、長距離秩序化ナノ結晶超格子を使用してこの効果を生み出しました。 これは、量子コンピューティング、量子センシング、量子暗号化通信、およびLED照明の開発へのきっかけになる可能性があります。

Colloidal Quantum Dots

研究者はオンデマンドで超蛍光を取得するために、ハロゲン化鉛ペロブスカイトで作られた量子ドットを使用しました。 彼らは、ペロブスカイト量子ドットを3D超格子に編成し、光（光子）のコヒーレントな集合放出を可能にして、超蛍光を生成しました。 これは、20倍以上加速された放射性崩壊を伴う、動的に赤方偏移した放射です。

超格子の顕微鏡画像（白色光照明） | 提供: Empa

コヒーレント結合の場合、量子ドットは同じサイズ、形状、および組成を持っている必要があります。 長距離秩序超格子を作成するには、単分散の量子ドットソリューションが必要です。 そして、このようなソリューションは、過去2年間で徹底的に改善されてきました。

研究者は、溶媒の蒸発を丁寧に処理することにより、さまざまなサイズの均一な量子ドットを使用して超格子を生成できると発表しています。 それは絡み合った多光子相のリソースの基礎を提供します–フォトニック量子コンピューティング、量子イメージング、センシングのための不足しているソース

研究者たちは、-267°C近くの非常に低い温度で光学実験を行い、超蛍光の最終的な結果を示しました。 彼らは、光子が明るいバーストで自発的に放出されることを発見しました–これが新しい量子光源です。

これらの実験は、科学者がハロゲン化鉛ペロブスカイトによる集合的な量子現象をさらに調査するのに役立ちます。 このユニークなタイプのモノの特性はさらに強化できるため、各量子ドットの工学を超えたものを探索することができます。