研究人员以前所未有的分辨率研究激子动力学

未来的光通信比当今普遍可用的更可靠和更快，需要新技术。现代通信基于电荷转移，在某些数据密集型应用中可能会导致较大的传输损耗。激子是替代品，但它们面临广泛实施的技术挑战。

现在，来自日本的研究人员已经克服了一个关键瓶颈，该瓶颈可能会产生基于激子的超快光通信技术。他们的结果发表在npj2DMaterialsandApplications

研究人员对使用激子(束缚电子和空穴的组合)进行每秒太比特的光通信感到兴奋。不幸的是，常规三维半导体在室温下的快速激子离解阻碍了直接的实际应用。然而，原子级薄层状二维材料(过渡金属二硫属化物，Cs)具有一定的优势。

例如，在C中，激子可以在室温下保持稳定，并且可以长距离传播。局部、超小尺度缺陷在C中是不可避免的——但如果研究人员能够了解此类缺陷对激子传输动力学的作用，进而了解基于C的器件的特性，它甚至可能是有利的。

了解C中激子的纳米级动力学将有助于回答这些问题。“常用技术的分辨率不足，”主要作者HiroyukiMogi教授解释说，“但我们的扫描隧道显微镜方法改变了这一点。为了优化成像分辨率，我们以分离底层激子的方式施加偏置电压，分辨率为几纳米。”

研究人员的重点是C中的纳米结构(例如晶界和波纹)如何调节激子动力学。该研究的一个亮点是晶界对应于~8纳米内增强的激子复合。另一个亮点是波纹对应于激子结合能的降低，较小的波纹对应于较长的激子寿命比较大的波纹。这些结果证实了先前研究人员无法通过实验验证的理论预测。

“我们技术的2.5纳米空间分辨率是开创性的，”资深作者HidemiShigekawa教授说。“在这个分辨率下，我们证实在二硒化钨区域，激子-激子湮灭的速率为每秒0.10&plun;0.02平方厘米，并受到局部纳米结构的调节。”

根据此处描述的研究，激子将成为消除当前许多远程通信障碍的重要工具。未来，这有望扩展先进光通信的实际应用——例如加速运营的无缝商业和金融数据共享，基于机载无人机数据的人工智能图像处理的更快搜索和救援行动，以及更安全的无人驾驶车辆。