Интелигентен квантов сензор, който едновременно открива интензитета, поляризацията и дължината на вълната на светлината


Интелигентен квантов сензор

Художествено изобразяване на интелигентния сензорен процес: квантовите геометрични свойства определят фотоотговорите, които след това се интерпретират от невронна мрежа. Кредит: Xia group

Екип от изследователи е изградил интелигентен сензор – с размер около 1/1000 от напречното сечение на човешка коса – който може едновременно да открива интензитета, поляризацията и дължината на вълната на светлината, използвайки квантовите свойства на електроните. Това е пробив, който може да помогне за напредъка в областта на астрономията, здравеопазването и дистанционното наблюдение.

Водени от Fengnian Xia, доцент Barton L. Weller по инженерство и наука в Йейл и Fan Zhang, доцент по физика в Тексаския университет в Далас, резултатите са публикувани в природата.

Изследователите научиха през последните години, че усукването на определени материали под определени ъгли може да образува това, което е известно като “материали от моар”, които предизвикват неоткрити досега свойства. В този случай изследователският екип използва усукан двоен двуслоен графен (TDBG) – тоест два атомни слоеве от естествени подредени въглеродни атоми като им се даде лек завъртане на въртене – за изграждане на тяхното сензорно устройство. Това е критично, защото усукването намалява симетрията на кристала и материалите с атомни структури които са по-малко симетрични — в много случаи — обещават някои интригуващи физически свойства, които не се срещат при тези с по-голяма симетрия.

С това устройство изследователите успяха да открият силно присъствие на това, което е известно като обемен фотоволтаичен ефект (BPVE), процес, който преобразува светлината в електричество, давайки отговор, силно зависим от интензитета на светлината, поляризацията и дължината на вълната. Изследователите откриха, че BPVE в TDBG може допълнително да се настройва чрез външни електрически средства, което им позволява да създават “2D пръстови отпечатъци” на фотоволтажа за всяка различна падаща светлина.

Шаофан Юан, завършил студент в лабораторията на Xia и съ-водещ автор на изследването, имаше идеята да приложи конволюционна невронна мрежа (CNN), вид изкуствена невронна мрежа, използвана преди за разпознаване на изображения, за дешифриране на тези пръстови отпечатъци. Оттам те успяха да демонстрират интелигентен фотодетектор.

Неговата малък размер го прави потенциално ценен за приложения като изследване на дълбокия космос, медицински тестове на място и дистанционно наблюдение на автономни превозни средства или самолети. Освен това тяхната работа разкрива нов път за изследване на нелинейна оптика, базирана на моар материали.

„В идеалния случай едно-единствено интелигентно устройство може да замени няколко обемисти, сложни и скъпи оптични елемента, които се използват за улавяне на информацията за светлината, спестявайки драматично място и разходи“, каза Чао Ма, завършил студент в лабораторията на Xia и съ-водещ автор. на изследването.


Изследователите подобряват вълните на плътността на заряда чрез моарово инженерство в усукани хтероструктури


Повече информация:
Chao Ma et al, Интелигентно инфрачервено наблюдение, активирано от регулируема квантова геометрия на моаре, природата (2022 г.). DOI: 10.1038 / s41586-022-04548-w

Предоставено от Йейлското училище по инженерство и приложни науки

Цитат: Интелигентен квантов сензор, който едновременно открива интензитета, поляризацията и дължината на вълната на светлината (2022 г., 17 май), извлечен на 21 май 2022 г. от https://phys.org/news/2022-05-intelligent-quantum-sensor-simultaneously-intensity .html

Този документ е обект на авторско право. Освен всяка честна сделка с цел частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писменото разрешение. Съдържанието е предоставено само за информационни цели.