Älykäs kvanttianturi

Tutkijaryhmä on rakentanut älykkään anturin joka pystyy samanaikaisesti havaitsemaan valon voimakkuuden, polarisaation ja aallonpituuden hyödyntäen elektronien kvanttiominaisuuksia.

Fengnian Xian, Yalen apulaisprofessori ja Dallas Texasin yliopiston apulaisprofessori Fan Zhangin johdolla tutkimus keskittyi hyödyntämään moiré-materiaaleja, jotka saavat aikaan aiemmin tuntemattomia ominaisuuksia.

Anturirakenteen kokoamiseen tutkimusryhmä käytti kierrettyä kaksinkertaista kaksikerroksista grafeenia (TDBG) - eli kahta atomikerrosta luonnollisia pinottuja hiiliatomeja, moire-asetelmassa.

Tämä on kriittistä, koska kierre vähentää kidesymmetriaa ja materiaalit, joiden atomirakenteet ovat vähemmän symmetrisiä lupailevat monissa tapauksissa joitakin kiehtovia fysikaalisia ominaisuuksia.

Nyt tutkijat pystyivät havaitsemaan bulk photovoltaic effectin (BPVE) voimakkaan läsnäolon. Prosessi, joka muuntaa valon sähköksi, antaa vasteen, joka riippuu voimakkaasti valon intensiteetistä, polarisaatiosta ja aallonpituudesta.

Tutkijat havaitsivat, että TDBG:n BPVE:tä voidaan edelleen virittää ulkoisilla sähköisillä keinoilla, mikä antoi heille mahdollisuuden luoda valojännitteiden "2D-sormenjäljet" kullekin erilaiselle valolle.

Shaofan Yuan, jatko-opiskelija ja toinen pääkirjoittaja, sai idean käyttää konvoluutioneuroverkkoa (CNN), eräänlaista keinotekoista neuroverkkoa, jota aiemmin käytettiin kuvantunnistukseen, näiden sormenjälkien tulkitsemiseen. Sitä kautta he pystyivät demonstroimaan älykkään valoilmaisimen.

Anturin pieni koko tekee siitä potentiaalisesti arvokkaan sovelluksissa, kuten syväavaruuden tutkimisessa, paikan päällä tehtävissä lääketieteellisissä testeissä ja autonomisten ajoneuvojen tai lentokoneiden etätunnistuksessa. Lisäksi heidän työnsä paljastaa uuden polun moiré-materiaaleihin perustuvan epälineaarisen optiikan tutkimiseen.

"Ihannetapauksessa yksi älykäs laite voi korvata useita tilaa vieviä, monimutkaisia ja kalliita optisia elementtejä, joita käytetään valon informaation kaappaamiseen, mikä säästää dramaattisesti tilaa ja kustannuksia", sanoi Chao Ma, Xian laboratorion jatko-opiskelija ja tutkimuksen toinen keskeinen kirjoittaja.

Aiheesta aiemmin:

Vetymolekyylistä kvanttisensori

Kvanttikuvauksella näkymätön näkyväksi