Phát xạ lượng tử đơn sắc từ các đơn lớp hexagonal boron nitride (h-BN)

5
428

Figure: Sự sai sót trong cấu trúc BN và cấu trúc điện tử tương ứng. Reproduced with permission. Copyright Nature Publishing Group 2016.

Trần Trọng Toàn, School of Mathematical and Physical Sciences, University of Technology Sydney, Ultimo, New South Wales 2007, Australia

Nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Nanotechnology mới đây cho biết đã xác định được sự phát xạ lượng tử đơn sắc từ các đơn lớp hexagonal boron nitride (h-BN).

Hệ nguyên tử chất rắn được coi là hệ vật lý quan trọng cho các công nghệ quantum bao gồm sự liên lạc bằng quantum, tính toán và đo lường. Cho tới nay, sự phát xạ lượng tử đơn sắc (photon được phát ra với duy nhất 1 bước sóng) tại nhiệt độ thường mới được quan sát trong các vật liệu bán dẫn có bandgap rộng như là kim cương, silicon carbide, tinh thể quantum dots, và gần đây nhất là carbon nanotubes. Sự phát xạ lượng tử đơn sắc từ vật liệu lớp đã được nghiên cứu ở nhiệt độ thấp. Nghiên cứu mới đây đăng trên Nature Nanotechnology cho biết, tại nhiệt độ thường, sự phát xạ lượng tử đơn sắc và phân cực từ vật liệu lớp boron nitride đã được phát hiện. Sử dụng tính toán bằng Density functional theory, nhóm tác giả dẫn đầu bởi Trần Trọng Toàn cho biết, phát xạ được tạo nên bắt nguồn từ các khuyết tật ở đơn lớp h-BN, trong đó tác giả tính toán rằng, khuyết tật kiểu NBVN- là khuyết tật mà tại đó B bị mất đi, đồng thời 1 nguyên tử N vị trí của B vừa mất đi đó được thay thế bằng 1 nguyên tử N lân cận là nguyên nhân của sự phát photon này. Kết quả chứng minh một khả năng chưa từng thấy của vật liệu tinh thể van der Waals ứng dụng trên diện rộng cho nanophotonics và quantum information processing.

Toan Trong TranKerem BrayMichael J. FordMilos Toth & Igor Aharonovich

Quantum emission from hexagonal boron nitride monolayers. Nature Nanotechnology 11,37–41 (2016).
Reference: http://www.nature.com/nnano/journal/v11/n1/abs/nnano.2015.242.html

Ghi chú: Bài báo xuất bản trên SSVNJOURNAL ngày 28/6/2016. Được sửa theo nhận xét của độc giả QUOC AN ngày 02/08/2016.

5 BÌNH LUẬN

  1. Mình xin chỉ ra một vài điểm chưa chính xác ở đây:
    1. Tiêu đề
    Tiêu đề của bài viết trên tạp chí Nature Nanotechnology là ” Single quantum emitters in monolayer semiconductors” là phát xạ lượng tử đơn sắc từ các đơn lớp hexagonal boron nitride (h-BN). Cần lưu ý ở đây là thuật ngữ “các đơn lớp” hay đa lớp chứ không phải là “1 lớp (đơn lớp) như tiêu đề của bài tóm tắt vì trong bài báo tác giả cho thấy rằng, phát xạ lượng tử đơn sắc không chỉ phát ra từ đơn lớp mà còn ở đa lớp tinh thể hexagonal boron nitride.
    2. Nội dung bài tóm tắt
    2-1. “sự phát ra photon tại nhiệt độ thường mới được quan sát trong các vật liệu bán dẫn có bandgap rộng như là kim cương, silicon carbide, tinh thể quantum dots, và gần đây nhất là carbon nanotubes”.
    Câu tóm tắt này hoàn toàn sai ý nghĩa. Sự phát xạ photon ở nhiệt độ thường quan sát được trong hầu hết các vật liệu bán dẫn, chính vì thế mà chúng được sử dụng để chế tạo light emiiting diode (LED-https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode), hoặc chúng ta có thể thực hiện phép đo photoluminescense ngay tại nhiệt độ phòng sau khi chúng hấp thụ photon.
    Ý tác giả trong bài báo nói đó là sự phát xạ lượng tử đơn sắc (photon được phát ra với duy nhất 1 bước sóng).

    2-2. “sự sai sót thiếu hụt nguyên tử Nitro là nguyên nhân của sự phát photon này”
    Trong bài báo gốc của tác giả cho rằng phát xạ được tạo nên bắt nguồn từ các khuyết tật ở đơn lớp h-BN, trong đó tác giả tính toán rằng, khuyết tật kiểu NBVN- là khuyết tật mà tại đó B bị mất đi, đồng thời 1 nguyên tử N vị trí của B vừa mất đi đó được thay thế bằng 1 nguyên tử N lân cận (như hình cấu trúc mạng tinh thể thứ hai các bạn đăng trên bài viết). Bản thân sự sai sót thiếu hụt chỉ nguyên tử N (hình cấu trúc mạng tinh thể thứ nhất) không phải là nguyên nhân của sự phát xạ photon.

  2. Do sai xót mình xin sửa tiêu đề tiếng Anh tại ý 1 là :
    Tiêu đề của bài viết trên tạp chí Nature Nanotechnology là ” Quantum emission from hexagonal boron nitride monolayers” là phát xạ lượng tử đơn sắc từ các đơn lớp hexagonal boron nitride (h-BN)…