Lichtstrahlen beim Erlöschen zusehen

Lichtstrahlen beim Erlöschen zusehen

Physik-News vom 23.11.2022
 

Ein Forschungsteam konnte erstmals messen, wie das Licht eines Leuchtzentrums in einem Nanodraht nach dessen Anregung durch einen Röntgenpuls abklingt. Diese Grundlagenforschung eröffnet Potenziale, Nanodrähte mit Leuchtzentren als Wellenleiter in der Quantenkommunikation einzusetzen.

Eine Möglichkeit, die Effizienz der Quantentechnologie zu verbessern, ist es, die Bauteile kleiner zu machen als bisher. Daher hat die Forschung an sog. Leuchtzentren in Halbleitern für Quantentechnologien enorm an Bedeutung gewonnen. Solche Systeme können sowohl als kleinste Rechen- und Informationseinheit eines Quantencomputers (Qubit) genutzt werden als auch als Einzelphotonenquelle. Bestehen diese Systeme aus Nanostrukturen, ist eine Kopplung zu optischen Schaltkreisen auf einem Chip denkbar, um damit auch Quantenkommunikation auf kleinstem Maßstab zu realisieren.


Der Jenaer Doktorand Christian T. Plass betrachtet eine Probe mit einzelnen Nanodrähten auf einer dünnen Schicht Siliziumdioxid auf Silizium. Zu erkennen ist nur das Substrat, da die Nanodrähte zu winzig sind.

Publikation:


Christian T. Plass, Valentina Bonino, Maurizio Ritzer, Lukas R. Jäger, Vicente Rey-Bakaikoa, Martin Hafermann, Jaime Segura-Ruiz, Gema Martínez-Criado, Carsten Ronning:
Spatially Resolved Dynamics of Cobalt Color Centers in ZnO Nanowires
Advanced Science 2205304 (2022)

DOI: 10.1002/advs.202205304



Ein winziges lichtleitendes System aus Halbleiternanodrähten, das auch in der Quantenkommunikation eingesetzt werden könnte, haben Forscher der Friedrich-Schiller-Universität Jena mit einem Ionenbeschleuniger modifiziert. Diese Drähte wurden so verändert, dass sie Fremdatome als Leuchtzentren enthalten. In Grenoble konnte nun erstmals gemessen werden, wie das Schimmern von nur 10.000 Leuchtzentren abklingt, nachdem die Nanodrähte mit einem Röntgenpuls angeregt worden sind.

Doktorand Christian T. Plass von der Universität Jena betrachtet eine Probe, die mit einem Ionenbeschleuniger der Universität hergestellt wurde.

Neuer Zerfallsmechanismus mit einer schnelleren Abklingzeit

Die Messungen des Teams belegen, dass ein neuer Zerfallsmechanismus mit einer schnelleren Abklingzeit gefunden wurde. „Wir haben der optischen Lumineszenzdetektion eine weitere Dimension hinzugefügt: die Zeit", betont Christian Plass, Doktorand an der Universität Jena und Erstautor der aktuellen Veröffentlichung. Im Wesentlichen regen die Forschenden das System mit einem Puls des neuen ESRF-Hochleistungs-Synchrotrons an, das Material sendet Licht aus und sie können verfolgen, wie das Licht mit der Zeit abklingt und welche Farbe es zu einem bestimmten Zeitpunkt hat, indem sie die durch Nanoröntgenstrahlen angeregte optische Lumineszenz nutzen.



„Die Ergebnisse dieser ersten Studie sind zwar zunächst vor allem von grundlegender Bedeutung, könnten aber zu weiteren Studien über künftige Anwendungen in der Quantenkommunikation führen – zum Beispiel über die Verwendung von Nanodrähten als Wellenleiter für Licht, wie dies heute bei Glasfasern der Fall ist“, nennt Prof. Ronning weitere Forschungsansätze.


Diese Newsmeldung wurde mit Material der Friedrich-Schiller-Universität Jena via Informationsdienst Wissenschaft erstellt


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