פריצת דרך של חלקיקי אור עשויה לשנות תצוגות לנצח

חוקרי POSTECH יצרו טכניקה לשליטה בפולריטונים, שעלולה להוביל להתקדמות בתצוגות אופטיות ובמכשירים אופטואלקטרוניים שונים.

צוות מחקר המורכב מפרופסור Kyoung-Duck Park ו-Hyeongwoo Lee, סטודנט לדוקטורט משולב, מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת פוהאנג למדע וטכנולוגיה (POSTECH) היה חלוץ בטכניקה חדשנית בספקטרוסקופיה ברזולוציה גבוהה במיוחד. פריצת הדרך שלהם מסמנת את המקרה הראשון בעולם של שליטה חשמלית בפולריטונים – חלקיקי חומר קל הכלאיים – בטמפרטורת החדר.

מאפיינים רומנים של פולריטונים

פולריטונים הם חלקיקים היברידיים "חצי אור חצי חומר", בעלי מאפיינים של פוטונים – חלקיקי אור – וגם של חומר מוצק. המאפיינים הייחודיים שלהם מציגים תכונות שונות הן מפוטונים מסורתיים והן מחומר מוצק, ופותחים את הפוטנציאל לחומרים מהדור הבא, במיוחד בהתעלות על מגבלות הביצועים של צגים אופטיים. עד כה, חוסר היכולת לשלוט חשמלית בפולריטונים בטמפרטורת החדר ברמת חלקיקים בודדים הפריע לכדאיותם המסחרית.

חדשנות בספקטרוסקופיה

צוות המחקר הגה שיטה חדשה הנקראת "ספקטרוסקופיה חזקה של צימוד חזק עם שדה חשמלי", המאפשרת ספקטרוסקופיה מבוקרת חשמלית ברזולוציה גבוהה במיוחד. טכניקה חדשה זו מעצימה את המניפולציה הפעילה של חלקיקי פולאריטון בודדים בטמפרטורת החדר.

טכניקה זו מציגה גישה חדשה למדידה, המשלבת מיקרוסקופיה ברזולוציית סופר שהומצאה בעבר על ידי הצוות של פרופ' Kyoung-Duck Park עם בקרה חשמלית מדוייקת במיוחד. המכשיר המתקבל לא רק מאפשר יצירה יציבה של פולאריטון במצב פיזי ייחודי הנקרא צימוד חזק בטמפרטורת החדר, אלא גם מאפשר מניפולציה של הצבע והבהירות של האור הנפלט על ידי חלקיקי הפולאריטון באמצעות שדה חשמלי.

שימוש בחלקיקי פולאריטון במקום נקודות קוונטיות, חומרי מפתח של טלוויזיות QLED, מציע יתרון בולט. חלקיק פולאריטון בודד יכול לפלוט אור בכל הצבעים עם בהירות מוגברת משמעותית. זה מבטל את הצורך בשלושה סוגים נפרדים של נקודות קוונטיות כדי להפיק אור אדום, ירוק וכחול בנפרד. יתר על כן, ניתן לשלוט בנכס זה חשמלית בדומה לאלקטרוניקה קונבנציונלית.

במונחים של משמעות אקדמית, הצוות ביסס בהצלחה ואימת ניסיוני את ההשפעה המוחלטת המצומצמת בקוונטים במשטר הצימוד החזק, ושופך אור על תעלומה ארוכת שנים בחקר חלקיקי פולאריטון.

השפעה על התקנים אופטואלקטרוניים

להישג הצוות יש משמעות עמוקה שכן הוא מסמן פריצת דרך מדעית הסוללת את הדרך לדור הבא של מחקר שמטרתו ליצור התקנים אופטואלקטרוניים מגוונים ורכיבים אופטיים המבוססים על טכנולוגיית פולאריטון.

פריצת דרך זו צפויה לתרום תרומה משמעותית להתקדמות תעשייתית, במיוחד באספקת טכנולוגיית מקור מפתח לפיתוח מוצרים פורצי דרך בתעשיית התצוגה האופטית לרבות צגים חיצוניים בהירים וקומפקטיים במיוחד.

Hyeongwoo Lee, המחבר הראשי של המאמר, הדגיש את חשיבות המחקר, והצהיר כי הוא מייצג "תגלית משמעותית עם פוטנציאל להניע התקדמות בתחומים רבים, כולל חיישנים אופטיים מהדור הבא, תקשורת אופטית והתקנים קוונטיים פוטוניים".

מאמצי מחקר משותפים

המחקר השתמש בנקודות קוונטיות שיוצרו על ידי הצוות של פרופסור סוהי ג'ונג והצוות של פרופסור Jaehoon Lim מאוניברסיטת Sungkyunkwan. המודל התיאורטי נוצר על ידי פרופסור אלכסנדר אפרוס ממעבדת המחקר הימי, בעוד שניתוח הנתונים נערך על ידי הצוות של פרופסור מרקוס רשקה מאוניברסיטת קולורדו והצוות של פרופסור מתיו פלטון מאוניברסיטת מרילנד. Yeonjeong Koo, Jinhyuk Bae, Mingu Kang, Taeyoung Moon, ו-Huitae Joo מהמחלקה לפיזיקה של POSTECH ביצעו את עבודת המדידה.

מחקר זה פורסם לאחרונה ב מכתבי סקירה פיזיתכתב עת בינלאומי לפיזיקה.

מחקר זה נערך בתמיכת תוכנית הדגירה הטכנולוגית העתידית של סמסונג.