آپٹو الیکٹرانک آلات کی ایک نئی دنیا

کی ایک نئی دنیاآپٹو الیکٹرانک آلات

Technion-Israel Institute of Technology کے محققین نے ایک مربوط کنٹرول شدہ اسپن تیار کیا ہےآپٹیکل لیزرایک واحد ایٹمی پرت پر مبنی۔ یہ دریافت ایک واحد جوہری پرت اور افقی طور پر محدود فوٹوونک اسپن جالی کے درمیان مربوط اسپن پر منحصر تعامل کے ذریعہ ممکن ہوئی ہے، جو تسلسل میں پابند ریاستوں کے فوٹوون کے رشابا قسم کے اسپن سپلٹنگ کے ذریعے ہائی کیو اسپن وادی کی حمایت کرتی ہے۔
نتیجہ، نیچر میٹریلز میں شائع ہوا اور اس کے تحقیقی بریف میں روشنی ڈالی گئی، کلاسیکی اور اسپن سے متعلق ہم آہنگ مظاہر کے مطالعہ کی راہ ہموار کرتی ہے۔کوانٹم سسٹمز، اور آپٹو الیکٹرانک آلات میں الیکٹران اور فوٹون اسپن کی بنیادی تحقیق اور ایپلی کیشنز کے لیے نئی راہیں کھولتا ہے۔ سپن آپٹیکل سورس فوٹوون موڈ کو الیکٹران ٹرانزیشن کے ساتھ جوڑتا ہے، جو الیکٹران اور فوٹان کے درمیان سپن انفارمیشن ایکسچینج کا مطالعہ کرنے اور جدید آپٹو الیکٹرانک ڈیوائسز تیار کرنے کا طریقہ فراہم کرتا ہے۔

اسپن ویلی آپٹیکل مائیکرو کیویٹیز فوٹوونک اسپن جالیوں کو الٹی اسمیٹری (پیلا کور ریجن) اور انورسیشن سمیٹری (سیان کلیڈنگ ریجن) کے ساتھ انٹرفیس کرکے بنائی جاتی ہیں۔
ان ذرائع کو بنانے کے لیے، ایک شرط یہ ہے کہ فوٹوون یا الیکٹران کے حصے میں دو مخالف اسپن حالتوں کے درمیان اسپن کی تنزلی کو ختم کیا جائے۔ یہ عام طور پر فیراڈے یا زیمن اثر کے تحت مقناطیسی میدان کو لاگو کرنے سے حاصل کیا جاتا ہے، حالانکہ ان طریقوں کے لیے عام طور پر مضبوط مقناطیسی میدان کی ضرورت ہوتی ہے اور یہ مائیکرو سورس پیدا نہیں کر سکتے۔ ایک اور امید افزا نقطہ نظر ایک جیومیٹرک کیمرہ سسٹم پر مبنی ہے جو ایک مصنوعی مقناطیسی میدان کا استعمال کرتا ہے تاکہ رفتار کی جگہ میں فوٹون کی سپن اسپلٹ سٹیٹس پیدا کی جا سکے۔
بدقسمتی سے، سپن اسپلٹ ریاستوں کے پچھلے مشاہدات نے کم بڑے پیمانے پر فیکٹر پروپیگیشن طریقوں پر بہت زیادہ انحصار کیا ہے، جو ذرائع کے مقامی اور وقتی ہم آہنگی پر منفی رکاوٹیں ڈالتے ہیں۔ یہ نقطہ نظر بلاکی لیزر گین مواد کی اسپن کنٹرول شدہ نوعیت کی وجہ سے بھی رکاوٹ ہے، جسے فعال طور پر کنٹرول کرنے کے لیے آسانی سے استعمال نہیں کیا جا سکتا یا نہیں کیا جا سکتا۔روشنی کے ذرائعخاص طور پر کمرے کے درجہ حرارت پر مقناطیسی شعبوں کی عدم موجودگی میں۔
ہائی-کیو سپن اسپلٹنگ سٹیٹس کو حاصل کرنے کے لیے، محققین نے مختلف ہم آہنگی کے ساتھ فوٹوونک اسپن جالیوں کی تعمیر کی، جس میں الٹا اسمیٹری کے ساتھ ایک کور اور WS2 سنگل پرت کے ساتھ مربوط ایک الٹا ہموار لفافہ شامل ہے، تاکہ بعد میں محدود گھماؤ والی وادیوں کو پیدا کیا جا سکے۔ محققین کے ذریعہ استعمال ہونے والی بنیادی الٹا غیر متناسب جالی دو اہم خصوصیات کی حامل ہے۔
قابل کنٹرول اسپن پر منحصر ریسیپروکل لیٹیس ویکٹر جو ان پر مشتمل متضاد انیسوٹروپک نینو پورس کے جیومیٹرک فیز خلائی تغیر کی وجہ سے ہوتا ہے۔ یہ ویکٹر اسپن ڈیگریڈیشن بینڈ کو رفتار کی جگہ میں دو اسپن پولرائزڈ شاخوں میں تقسیم کرتا ہے، جسے فوٹوونک رشبرگ اثر کہا جاتا ہے۔
تسلسل میں اعلی Q ہم آہنگی (ارد) پابند ریاستوں کا ایک جوڑا، یعنی ±K (بریلوئن بینڈ اینگل) فوٹان سپن ویلیز اسپن تقسیم کرنے والی شاخوں کے کنارے، مساوی طول و عرض کی ایک مربوط سپرپوزیشن تشکیل دیتے ہیں۔
پروفیسر کورین نے نوٹ کیا: "ہم نے WS2 monolides کو حاصل کرنے والے مواد کے طور پر استعمال کیا کیونکہ یہ براہ راست بینڈ-گیپ ٹرانزیشن میٹل ڈسلفائڈ ایک منفرد وادی سیوڈو اسپن رکھتا ہے اور اس کا وسیع پیمانے پر وادی الیکٹران میں متبادل معلوماتی کیریئر کے طور پر مطالعہ کیا گیا ہے۔ خاص طور پر، ان کے ±K 'وادی ایکسائٹنز (جو پلانر اسپن پولرائزڈ ڈوپول ایمیٹرز کی شکل میں نکلتے ہیں) وادی کے تقابل کے انتخاب کے اصولوں کے مطابق اسپن پولرائزڈ روشنی سے منتخب طور پر پرجوش ہوسکتے ہیں، اس طرح مقناطیسی طور پر آزاد اسپن کو فعال طور پر کنٹرول کرتے ہیں۔آپٹیکل ذریعہ.
سنگل لیئر انٹیگریٹڈ اسپن ویلی مائیکرو کیویٹی میں، ±K 'وادی ایکزٹون کو پولرائزیشن میچنگ کے ذریعے ±K سپن ویلی سٹیٹ کے ساتھ جوڑا جاتا ہے، اور کمرے کے درجہ حرارت پر اسپن ایکسائٹن لیزر کو مضبوط روشنی کے تاثرات سے محسوس ہوتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، theلیزرمیکانزم نظام کی کم از کم نقصان کی حالت کو تلاش کرنے اور ±K سپن ویلی کے مقابل جیومیٹرک فیز کی بنیاد پر لاک-اِن ارتباط کو دوبارہ قائم کرنے کے لیے ابتدائی طور پر فیز سے آزاد ±K 'وادی ایکسائٹنز کو چلاتا ہے۔
اس لیزر میکانزم سے چلنے والی ویلی ہم آہنگی وقفے وقفے سے بکھرنے کے کم درجہ حرارت کو دبانے کی ضرورت کو ختم کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، راشبا مونولیئر لیزر کی کم از کم نقصان کی حالت کو لکیری (سرکلر) پمپ پولرائزیشن کے ذریعے ماڈیول کیا جا سکتا ہے، جو لیزر کی شدت اور مقامی ہم آہنگی کو کنٹرول کرنے کا ایک طریقہ فراہم کرتا ہے۔
پروفیسر حسمان بتاتے ہیں: "انکشاف ہوا۔فوٹوونکاسپن ویلی راشبا اثر سطح سے خارج ہونے والے اسپن آپٹیکل ذرائع کی تعمیر کے لیے ایک عمومی طریقہ کار فراہم کرتا ہے۔ سنگل لیئر انٹیگریٹڈ اسپن ویلی مائیکرو کیویٹی میں دکھایا گیا وادی ہم آہنگی ہمیں کوئبٹس کے ذریعے ±K 'وادی ایکزٹون کے درمیان کوانٹم معلومات کے الجھنے کے حصول کے ایک قدم کے قریب لاتی ہے۔
ایک طویل عرصے سے، ہماری ٹیم اسپن آپٹکس تیار کر رہی ہے، جس میں فوٹوون اسپن کو برقی مقناطیسی لہروں کے رویے کو کنٹرول کرنے کے لیے ایک مؤثر آلے کے طور پر استعمال کیا جا رہا ہے۔ 2018 میں، دو جہتی مواد میں وادی سیوڈو اسپن سے دلچسپی کے باعث، ہم نے مقناطیسی شعبوں کی عدم موجودگی میں جوہری پیمانے پر اسپن آپٹیکل ذرائع کے فعال کنٹرول کی تحقیقات کے لیے ایک طویل مدتی پروجیکٹ شروع کیا۔ ہم غیر مقامی بیری فیز ڈیفیکٹ ماڈل کا استعمال کرتے ہیں تاکہ سنگل ویلی ایکسائٹن سے مربوط جیومیٹرک فیز حاصل کرنے کے مسئلے کو حل کیا جا سکے۔
تاہم، excitons کے درمیان ایک مضبوط ہم آہنگی کے طریقہ کار کی کمی کی وجہ سے، Rashuba سنگل لیئر لائٹ سورس میں ایک سے زیادہ ویلی ایکزٹون کی بنیادی مربوط سپرپوزیشن جو حاصل کی گئی ہے حل نہیں ہوئی ہے۔ یہ مسئلہ ہمیں ہائی کیو فوٹونز کے رشوبا ماڈل کے بارے میں سوچنے کی ترغیب دیتا ہے۔ نئے جسمانی طریقوں کو اختراع کرنے کے بعد، ہم نے اس مقالے میں بیان کردہ رشوبا سنگل لیئر لیزر کو لاگو کیا ہے۔
یہ کامیابی کلاسیکی اور کوانٹم فیلڈز میں مربوط اسپن ارتباط کے مظاہر کے مطالعہ کی راہ ہموار کرتی ہے، اور اسپنٹرونک اور فوٹوونک آپٹو الیکٹرانک آلات کی بنیادی تحقیق اور استعمال کے لیے ایک نیا راستہ کھولتی ہے۔