(a) El mapa de contorno normalizado de los espectros de emisión cuando la mezcla de nanomateriales se recubre en un tubo capilar. Las líneas discontinuas blancas indican los umbrales de láser rojo (aceptor) y láser verde (donante). Recuadro superior:imágenes fotográficas correspondientes a la emisión espontánea, láser de aceptador y láser dual, respectivamente. (b) Intensidad integrada del láser en función de la fluencia de la bomba para los donantes (puntos / línea verdes) y los aceptores (puntos / línea rojos). Tres regímenes de emisión (es decir, emisión espontánea, aceptador láser y láser dual) están sombreados en gris, rojo claro y verde claro, respectivamente. (c) La intensidad integrada normalizada de la emisión espontánea de los donantes. En el régimen de láser aceptor, los excitones se transfieren a los aceptores de manera más eficiente, por lo tanto, la emisión espontánea de los donantes aumenta sublinealmente con respecto al poder de excitación. Luego aumenta superlinealmente al entrar en régimen de láser dual (d) La eficiencia de salida de excitón calculada en el donante. Tres eficiencias distintas (50%, 90% y 2%) se logran y controlan mediante la fluencia de excitación correspondiente a la emisión espontánea, Aceptador de láser y régimen de láser dual. (e) Ilustración del control del flujo de excitones mediante emisión estimulada. El mecanismo fundamental es controlar la densidad de los donantes excitados N1D y los aceptores no excitados (estado fundamental) N0A mediante la utilización de una tasa de recombinación de excitones súper alta de emisión de estimulación. Crédito:Junhong Yu, Manoj Sharma, Ashma Sharma, Savas Delikanli, Hilmi Volkan Demir, Cuong Dang
Los dispositivos de estado sólido basados en Exciton tienen el potencial de ser bloques de construcción esenciales para que la tecnología de la información moderna ralentice el fin de la ley de Moore. La explotación de dispositivos excitónicos requiere la capacidad de controlar las propiedades excitónicas (p. Ej., flujo de excitones, tasas de recombinación de excitones o energía de excitones) en un medio activo. Sin embargo, hasta ahora, las técnicas demostradas para el control excitónico han sido intrínsecamente complejas o han sacrificado la velocidad de operación, que es contraproducente y poco práctico para la implementación real. Por eso, un esquema con énfasis en el control totalmente óptico, La fabricación de abajo hacia arriba y el autoensamblaje son muy deseados para aplicaciones del mundo real.
En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , científicos de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur, desarrolló una forma conveniente de controlar el flujo de excitones entre diferentes pozos cuánticos coloidales (CQW) a temperatura ambiente, todo a través de señales ópticas. Mediante la combinación de emisión estimulada y transferencia de energía de resonancia de Förster (FRET), el flujo de excitones entre los CQW de solo núcleo de seleniuro de cadio (CdSe) del donante y los CQW de núcleo-capa de aceptor CdS / CdSe / CdS puede manipularse enérgicamente. Usando este método, transición continua entre tres regímenes distintos de flujo de excitones con eficiencias de ~ 50%, Se ha demostrado ~ 90% y ~ 2%. El método y la técnica informados, que demuestran un prototipo de laboratorio de un dispositivo de flujo de excitones controlable totalmente óptico con múltiples etapas de modulación, puede inspirar el diseño de circuitos excitónicos totalmente ópticos que operan a temperatura ambiente.
La idea central del método se basa en la competencia de la tasa de emisión estimulada, tasa de emisión espontánea y tasa FRET junto con el comportamiento umbral de la emisión estimulada. Estos científicos resumen el proceso de control del flujo excitónico en sus trabajos:
"Con una fluencia de bombeo baja cuando la emisión tanto de los donantes como de los aceptores es espontánea, casi el 50% de la población de excitones en los donantes fluye hacia los aceptores a través de FRET. Al aumentar el nivel de bombeo para lograr una emisión estimulada en los aceptores, Podemos mejorar en gran medida la eficiencia del flujo de excitones hasta en un 90%, ya que el agotamiento rápido de los excitones en los aceptores promueve significativamente el proceso FRET. Al aumentar aún más la fluencia para iniciar la emisión estimulada en los donantes, el flujo de excitones hacia los aceptores casi se apaga porque la tasa de emisión estimulada en los donantes es mucho más rápida que la tasa FRET ".
"Para conocer mejor este proceso, Hemos desarrollado un modelo cinético acoplado a FRET para identificar los procesos competidores responsables de la manipulación del flujo de excitones a diferentes niveles de excitación óptica. Los resultados de la simulación pueden reproducir cualitativamente la tendencia del flujo de excitones de los donantes a los aceptores demostrados en nuestros experimentos ". Junhong Yu, el primer autor de la investigación, adicional.
"Este control excitónico activo en un dispositivo totalmente óptico (es decir, una configuración de láser en modo galería susurrante) no solo ofrece una plataforma para obtener una visión más profunda de la física FRET, sino que también es muy preferible para el procesamiento de información basado en excitónicos con potenciales de circuitos excitónicos de control totalmente óptico ". Dr. Cuong Dang, dijo el autor principal de la investigación.
"Los autores discuten un desafío científico muy oportuno, que es moverse hacia los dispositivos excitónicos. Controlar el flujo de excitones en los medios ópticamente activos es el requisito esencial para el desarrollo de un dispositivo de estado sólido. y por lo tanto, ha sido el centro de atención. El uso de superposición de poblaciones modulada por la acción láser en los pares donante-aceptor será una adición interesante a los estudios excitónicos de extensión sobre materiales ópticamente activos. Este estudio tiene méritos y el avance es tecnológico, ofreciendo una ruta totalmente óptica para manipular el flujo de excitones en estructuras de pozos cuánticos coloidales, "Dr. Lei, uno de los revisores en LSA dijo.
