تم تصنيع المذبذب التوافقي الكمومي - وهو هيكل يمكنه التحكم في موقع وطاقة الجسيمات الكمومية التي يمكن استخدامها في المستقبل لتطوير تقنيات جديدة بما في ذلك OLEDs والليزر المصغر - في درجة حرارة الغرفة بواسطة باحثين بقيادة جامعة St. أندروز.
تم إجراء البحث بالتعاون مع علماء في جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة ونشر في طبيعة الاتصالات في الآونة الأخيرة ، تستخدم أشباه الموصلات العضوية لإنتاج البولاريتونات ، والتي تُظهر الحالات الكمية حتى في درجة حرارة الغرفة.
البولاريتونات عبارة عن مزيج كمي من الضوء والمادة يتم تكوينها عن طريق الجمع بين الإثارات في a مادة أشباه الموصلات مع الفوتونات ، الجسيمات الأساسية التي تشكل الضوء. لإنشاء البولاريتونات ، حصر الباحثون الضوء في طبقة رقيقة من أشباه الموصلات العضوية (نوع المواد الباعثة للضوء المستخدمة في شاشات الهاتف الذكي بتقنية OLED) أرق 100 مرة من شعرة بشرية واحدة ، محصورة بين مرآتين عاكستين للغاية.
البولاريتونات ، مثل الرطوبة في الهواء ، يمكن أن تتكثف وتشكل نوعًا من السوائل. قام الباحثون بجمع هذا السائل الكمي ضمن نمط من أشعة الليزر للتحكم في خصائصه. هذا جعل السائل يتأرجح بسلسلة من الترددات التوافقية التي تشبه اهتزازات وتر الكمان. يتطابق شكل هذه الحالات الكمية للاهتزاز مع "المذبذب التوافقي الكمي".
قال أحد قادة المشروع الدكتور حميد أوهادي ، من كلية الفيزياء وعلم الفلك في جامعة سانت أندروز ، "هذه مشكلة كتابية ننظر إليها مع طلابنا في دوراتنا في الفيزياء الكمومية ، وهي مذبذب الكم التوافقي. اعتدنا على الاعتقاد بأن المرء يحتاج إلى طرق تبريد متطورة لرؤية هذه المذبذبات. وجدنا أن هذه الظاهرة الفيزيائية الأساسية يمكن رؤيتها في درجة حرارة الغرفة جدا."
وأضاف زميله البروفيسور غراهام تورنبول: "من خلال دراسة مذبذب الكم هذا ، نتعلم كيفية التحكم في موقع وحركة القطبين. في المستقبل ، نأمل في استغلال هذه المعرفة لتطوير تقنيات كمومية جديدة للاستشعار البيئي ، أو أنواع جديدة من OLED والليزر المصغر. "
قال البروفيسور إيفور صموئيل ، وهو أيضًا جزء من فريق المشروع في سانت أندروز ، "أحد الجوانب الأكثر بروزًا في هذه الدراسة هو أننا نثير العينة في مكان واحد ، ولكن انظر (بولاريتون) الليزر في مكان آخر ، مما يدل على أن مزيجًا كميًا من الضوء والمادة يمكن أن يسافر مسافات مكروية. قد يكون هذا مفيدًا ليس فقط لليزر ولكن أيضًا من أجل الخلايا الشمسية".