Wedi'i ariannu gan Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth Naturiol Tsieina (Grant Rhifau. 12225402, 62321004, 92250302) a grantiau eraill, cynigiodd grŵp ymchwil yr Athro Renmin Ma yn Sefydliad Ffiseg Mater Cyddwys a Ffiseg Deunyddiau, Ysgol Ffiseg, Prifysgol Peking ddamcaniaeth. o dorri terfyn diffreithiant optegol mewn systemau deuelectrig, paratoi nano-ceudod optegol ar raddfa atomig, a sylweddoli y laser lleiaf yn y cyfaint modd hyd yn hyn, ac mae dyfeisio'r singularity nano-laser deuelectrig yn gwthio'r nodwedd graddfa'r maes golau laser i lawr i'r lefel atomig. Cyhoeddwyd canlyniadau'r ymchwil ar 17 Gorffennaf, 2024 (amser Beijing) o dan y teitl "Nanolaser deuelectrig sengl gyda lleoleiddio maes ar raddfa atomig".
Ers cyflwyno laserau ym 1960, lleoleiddio meysydd optegol yn y dimensiynau amlder, amser, momentwm neu ofod i gyflawni laserau perfformiad uwch fu'r grym craidd ar gyfer datblygu ffiseg a dyfeisiau laser, a'r perfformiad uchel newydd. mae laserau a silio felly hefyd wedi cyfrannu'n fawr at gynnydd gwyddoniaeth a thechnoleg fodern. Er enghraifft, gall lleoleiddio eithafol yn y dimensiwn amledd gael laserau tra-sefydlog ar gyfer trin a mesur manwl gywir, gan wneud oeri atomig a chanfod tonnau disgyrchol yn bosibl (2001, 2017 Gwobr Nobel mewn Ffiseg); yn y dimensiwn amser, gall lleoleiddio eithafol y maes optegol gael laserau attosecond tra-gyflym (Gwobr Nobel mewn Ffiseg 2023), sy'n darparu'r posibilrwydd o arsylwi symudiadau cyflym iawn o ronynnau yn y microcosm. Gall y lleoleiddio eithafol yn y dimensiwn tonnau fector gael laserau uwch-gwrthdrawiad, y gellir eu cymhwyso i gyfathrebu optegol cyflym iawn gofod rhyngserol; ac yn y dimensiwn gofodol, gall y maes golau lleoledig eithafol gael laserau nanoscale, y disgwylir iddo ddod â chyfleoedd newydd ar gyfer y genhedlaeth newydd o dechnoleg gwybodaeth ac astudio rhyngweithio mater golau o dan leoleiddio'r maes golau cryf.
Yn seiliedig ar hafaliadau Maxwell, cynigiodd grŵp Ma Renmin ddamcaniaeth i dorri trwy'r terfyn diffreithiant optegol mewn systemau deuelectrig, a chanfuwyd bod unigolrwydd y maes trydan ar fertig y nanoantenna glöyn byw dielectrig yn tarddu o wasgariad momentwm: ger y fertig, yr onglog mae momentwm y singularity yn rhif real, ac mae'r momentwm rheiddiol yn rhif dychmygol, ac yn agos at y fertig, mae gwerth absoliwt y ddau fomentwm yn gwasgaru, ond mae cyfanswm y momentwm sy'n cynnwys y ddau fomentwm yn parhau i fod yn swm cyfyngedig cyfyngedig o fomentwm a bennir gan cysonyn deuelectrig materol a bennir gan werth cyfyngedig cyfyngedig. Mae'r mecanwaith hwn yn debyg i fecanwaith cyfyngu maes golau y modd excitation equipartitioned (yn yr effaith excitation equipartitioned, ei momentwm ardraws dychmygol yn achosi y momentwm hydredol go iawn i gynyddu), ond heb y colledion ohmig. Mae'r grŵp yn cyfuno nanoantenna deuelectrig siâp pili pala â hynodrwydd maes trydan anfeidrol â nano-gafredd optegol cornelu i adeiladu nano-gafredd unigolrwydd gyda chyfaint modd sy'n torri trwy'r terfyn diffreithiant optegol, ac yn paratoi naolaser deuelectrig unigolrwydd gyda nodwedd lefel atomig. graddfa mewn lled-ddargludyddion aml-cwantwm-ffynnon ennill deunydd trwy'r dull dau-gam o ysgythru-twf. Mae nodweddiad systematig y berthynas pŵer mewnbwn-allbwn laser, yr amrywiad excitation linewidth â phŵer mewnbwn, y cydlyniad ail orchymyn a'r priodweddau polareiddio allbwn laser yn cadarnhau bod gan y nanolaser dielectrig singularity yr eiddo o dorri trwy'r terfyn diffreithiant optegol ar gyfer cyffroi. Mae gan y nanolaser dielectrig singularity drothwy excitation o 26 kW cm{{10}}, ffactor cynnyrch excitation o 13200, cyfaint modd o 0.0005 λ3, ac mae ei faes ysgafn yn hynod gywasgedig yng nghanol y nanoantenna gyda lled hanner uchder o ddim ond tua 1 nm.
Am y tro cyntaf mae nano-laserau dielectrig unigol wedi sylweddoli cyffro laser mewn system deuelectrig sy'n torri'r terfyn diffreithiant optegol, gan symud graddfa nodweddiadol y maes golau laser ymlaen i'r lefel atomig, sy'n debyg i'r raddfa a gyrhaeddir gan belydrau-X. Disgwylir i'r datblygiad arloesol hwn ddarparu offer newydd ar gyfer ymchwil yn y gwyddorau deunydd a bywyd. Yn y cyfamser, o'i gymharu â laserau presennol, mae'r nanolaser dielectrig singularity nid yn unig yn defnyddio llai o ynni, ond hefyd yn gwireddu cyflymder modiwleiddio cyflymach a rhyngweithiadau mater golau cryfach, y disgwylir iddo gynhyrchu ystod eang o gymwysiadau ym meysydd technoleg gwybodaeth, synhwyro a chanfod. .
