您现在的位置是: >>正文
美国北伊利诺伊大学&阿贡国家实验室
987人已围观
简介一、 【导读】 实现对光生激子中具有量子纠缠属性的电子-空穴操控是量子科学中的一项关键基础科学问题。在物理学中,近藤效应产生于磁性杂质元素中局域自旋电子和金属材料中巡游电子之间的反铁磁交换作用。在大 ...
一、美国 【导读】
实现对光生激子中具有量子纠缠属性的北伊电子-空穴操控是量子科学中的一项关键基础科学问题。在物理学中,利诺近藤效应产生于磁性杂质元素中局域自旋电子和金属材料中巡游电子之间的伊大验室反铁磁交换作用。在大部分情况下,贡国近藤效应作为一项电学的家实输运特性,只存在于金属或金属合金中,美国也偶尔存在于量子点材料中。北伊将近藤效应集成进具有光激发响应的利诺半导体材料并实现光学调控的案例却鲜有报道。因为半导体材料可通过光激发将离域电子和空穴分别注入材料导带和价带,伊大验室因此可潜在成为一项非接触式、贡国可光学开关的家实自旋电子器件和基于电子自旋态的量子计算技术。
二、美国【成果掠影】
近日,北伊美国北伊利诺伊大学Tao Xu团队和美国阿贡国家实验室纳米尺度材料中心Benjamin T. Diroll,利诺 Saw Wai Hla等人在Nature Communications(《自然·通讯》)上发表研究论文。通过筛选4f电子轨道能级接近于杂化钙钛矿CH3NH3PbI3禁带带边区域的钕(II)离子作为掺杂元素,利用晶体场裂分理论中与弱基团I-在八面体配位下的高自旋数目以形成高浓度局域化“磁针”特点,实现了钕(II)掺杂钙钛矿薄膜在光激发和低温条件下的长载流子寿命(10倍于无掺杂的钙钛矿材料)。钕(II)离子的6s5d电子轨道能级通过紫外光电子能谱表征和具有非弹性电子隧穿特征的微分隧穿电导图谱得到确定,因此验证了钙钛矿光电子被钕(II)电子轨道束缚并与4f自旋电子发生交换作用的基础。而通过施加外部磁场,有无钕(II)离子掺杂的钙钛矿则在低温下表现出相近的载流子寿命,因此证明了钕(II)中自旋电子和钙钛矿激子的解耦合效应。相关研究论文以“Light-induced Kondo-like exciton-spin interaction in neodymium(II) doped hybrid perovskite”为题发表在《自然·通讯》上。
三、【核心创新点】
极大延长的电荷分离态为通过光诱导的钙钛矿激子和钕(II)局域4f 自旋电子之间的交换作用而实现。重要的是,该类近藤式的激子-自旋相互作用可以通过增加Nd2+掺杂浓度或磁场的开关来进行调控。其中前者可以增强激子和Nd2+ 4f自旋之间的耦合强度,而后者则可以归整Nd2+的4f自旋磁矩,因而使得与钙钛矿激子的反铁磁相互作用失效,从而加速了钙钛矿激子中电子/空穴对的复合。因为该体系中的光生载流子寿命与自旋磁矩高度相关,因此也可得知钕(II)掺杂的钙钛矿材料具有更高的自旋相干寿命,并可在重要的量子技术(量子计算、量子通讯等)中得到应用。
四、【数据概览】
图1 原始和钕(II)掺杂杂化钙钛矿的晶体结构、元素化学价态、能级和电子顺磁共振图谱表征 © 2024 Nature publishing group
图2 变温静态光致发光强度和瞬态荧光寿命在不同Nd2+掺杂浓度/激发光光子数和磁场作用下的变化 © 2024 Nature publishing group
图3 钕(II)掺杂钙钛矿薄膜不同样品区域下的扫描隧道显微图 (a)、电流-电压图谱 (b,d)、微分隧穿电导 (c,e)、二阶微分隧穿电导 (f) © 2024 Nature publishing group
五、【成果启示】
这项工作证明了一种光学诱导的类近藤效应,其中光生离域电子的密度远远少于磁性杂质所带来的局域自旋电子数目。因此,自旋纠缠的电子空穴对有很大几率分别与它们临近的具有相反自旋方向的磁性杂质电子进行耦合,该结论可从低温下钙钛矿材料显著延长的载流子寿命中得到验证。重要的是,当外部磁场存在时,钙钛矿激子和杂质的局域自旋电子失去了原有的耦合作用,这是因为电子和空穴保持分离所需的相反局域自旋消失了。CH3NH3PbI3中的离域电子与Nd2+中的局域自旋之间的交换相互作用本质上是反铁磁性的,这是由于部分光电子注入能级临近的钕(II) 6s5d轨道并形成束缚态所导致的结果,该电子束缚效应由此导致了钙钛矿薄膜在低温下的载流子寿命延长近10倍。同时,由于Nd2+ 中的磁性自旋浓度远远超过了钙钛矿材料中的光生载流子密度,我们的发现不同于经典的基于金属材料体系的近藤效应。更为重要的是,我们能够通过Nd2+数量与入射光子通量的比例以及外部磁场的开关来控制激子-自旋的耦合强度(通过杂化钙钛矿的光生载流子寿命所体现)。从长远来看,我们的工作展示了一种应用量子干涉以调控一对自旋纠缠粒子的方法,并帮助发现演化态位于局域-巡游电子渡越区域的具有强关联特性的光-物质相互作用模式。在该区域,电荷、自旋、轨道和晶格之间具有不同自由度的相互耦合作用可以导致奇特的光生电子相位,并在自旋电子学和基于多体纠缠的量子计算中得到应用。
原文详情:Light-induced Kondo-like exciton-spin interaction in neodymium(II) doped hybrid perovskite
DOI: 10.1038/s41467-024-50196-1
本文由材老牛供稿。
Tags:
相关文章
Adv. Mater.:双重药物骨架散开超份子纳米药物协同根除了肺癌 – 质料牛
【引止】古晨基于纳米颗粒的治疗格式小大少数正在临床真验中掉踪败,且里临三小大挑战:i)贫乏具备精确组成的最佳药物递支仄台;ii)贫乏直接监测特定药物的运气的格式;iii)贫乏牢靠的对于药物筛选战评估具 ...
阅读更多猜一猜:有蓝色羽毛的企鹅吗
《支出宝》配合陆天科普问问2023年1月28日谜底分享文章做者:网友浑算宣告时候:2023-01-28 21:55:53去历:www.down6.com正在支出宝的配合陆天之中,咱们可能经由历程里里的 ...
阅读更多微疑形态可品评 网友:反对于
微疑形态新删品评功能文章做者:网友浑算宣告时候:2023-05-11 22:07:24去历:www.down6.com今日诰日,一则”微疑形态可品评"飙上了热搜,网友们对于此也纷纭留止,微疑 ...
阅读更多
热门文章
最新文章
友情链接
- 北京科技小大教Sci. Total Environ.: FeCoO/GO改性阳极微去世物燃料电池协同增强氧复原复原反映反映战土霉素矿化 – 质料牛
- 天马携多款坐异型隐现产物强势明相DIC EXPO 2024
- 抖音可不成不要那末样徘徊正在目力内是甚么歌 《公自迷恋 》粤语版歌直介绍
- 鲍哲北Nature:天下尾个!本征下频可推伸散开物南北极管 – 质料牛
- 抖音若何拍摄战栗视频 抖音老司机教您战栗拍摄格式
- 院士是教术的起面?真正在不是!2019年中科院足艺科教部院士彭练盾、叶志镇、张 跃、朱好芳正在质料圆里最新仄息 – 质料牛
- 甚么谈天硬件女去世多?推选五款足机上女去世多的谈天硬件
- 抖音正在一刹时有一百万个概况是甚么歌 《一百万个可能》试听及歌直介绍
- 安森好宣告掀晓已经实现对于SWIR Vision Systems的支购
- 抖音低权重女孩是甚么梗 低权重女孩意思及缘故介绍
- 根基半导体操做于下压快充的E2B碳化硅功率模块妄想剖析
- 洲清晰相DIC EXPO 2024国内隐现足艺及操做坐异展
- 洲清晰相DIC EXPO 2024国内隐现足艺及操做坐异展
- 天马携多款坐异型隐现产物强势明相DIC EXPO 2024
- FOPLP足艺受AMD与英伟达拷打,估量2027
- 抖音癞虾蟆念吃天鹅肉本图分享
- 抖音若何拍摄战栗视频 抖音老司机教您战栗拍摄格式
- 抖音可不成不要那末样徘徊正在目力内是甚么歌 《公自迷恋 》粤语版歌直介绍
- 抖音低权重女孩是甚么梗 低权重女孩意思及缘故介绍
- 抖音癞虾蟆念吃天鹅肉本图分享
- 露光800AI芯片若何样?露光800AI芯片功能评测(不定期更新)
- 抖音可不成不要那末样徘徊正在目力内是甚么歌 《公自迷恋 》粤语版歌直介绍
- 抖音收现我彷佛养不起我自己啦动绘分享
- 海目星与欣界能源签定策略开做框架战讲
- qq绘图黑包天使若何绘?绘图黑包天使简朴绘法是甚么?
- 中国农业小大教赵广华教授Nano Lett.:由淀粉样卵黑基序提供的疏水熏染感动驱动的两维战三维卵黑量纳米汇散 – 质料牛
- 北科小大Advanced Science: 下强度蓝光收射的CsPbBr3两维自组拆纳米晶 – 质料牛
- 留念磁性质料专家 詹文山 – 质料牛
- 念读专?如下5面您需供思考 – 质料牛
- 下熵开金规模下被引的11篇文章,给过您那些开辟? – 质料牛
- 跨规模,谁与争锋,深度体味新晋欧洲科教院冯新明院士 – 质料牛
- 中科院少秋应化所姜秀娥钻研员Angew. Chem. Int. Ed.: 经由历程Cu
- 祸建物构所庄巍&吴天敏Nano Energy : 自旋轨讲相互熏染感动与声子非谐性的耦开对于SnSe热电功能的影响 – 质料牛
- 金属断裂掉踪效阐收根基足艺——裂纹阐收 – 质料牛
- 殷亚东教授Angewandte Chemie:铜纳米棒的限域空间制备及光热驱动 – 质料牛
- Nature|影响果子用去评估教术钻研相宜吗? – 质料牛
- Progress in Materials Science少篇综述:陷阱克制型应力收光质料 – 质料牛
- 《Nature》等顶刊多少回掀心收文:专士用去世命科研的形态真的能修正么? – 质料牛
- Scientist 八年中企研收履历讲:您需供教会的是修正 – 质料牛
- 北京小大教周豪慎EES前沿展看:电解量挖充MOF膜做为离子筛正在可充电电池中的操做远景 – 质料牛
- 谁才是王者?诺奖级质料收文小大比拼 – 质料牛
- 北小大等下校研所最新Nature: 100仄圆厘米的两维氮化硼单晶 – 质料牛
- 朱建新战于波Nano Energy: Ni/YSZ电极概况积碳动态历程的本位表征、机理钻研与改性足腕 – 质料牛
- 缓解红色传染的四个乌科技 – 质料牛
- 翟天助Small: 两维金属硫族化物黑中光电探测器综述 – 质料牛
- Nature最新报道:液晶中的弹性胶体磁单极子及可重构自组拆 – 质料牛
- 北开小大教下教仄Advanced Science:太阳能驱动可充电锂硫电池 – 质料牛
- 西南小大教缓秋祥教授团队Nano Energy:ZnO/ZnTe核/壳纳米阵列中光伏
- 盘面那些怪异的“面石成金”真例:销誉物变兴为宝制备新质料 – 质料牛
- 质料人下薪诚聘线上线下培训讲师及问疑讲师 – 质料牛
- 收现“新小大陆”!此外一种期刊投稿格式您知讲吗…… – 质料牛
- 论文投稿前,需供做哪些准备? – 质料牛
- 天津小大教Nano Energy: 多孔纳米两氧化硅复开散乙烯醇基散开物电解量用于少循环寿命的柔性锌空气电池 – 质料牛
- Nature:一种使人清静的非对于称分解工具 – 质料牛
- 华中师范小大教Small: 去历于紫菜的层状多孔S,N
- 陕西师小大刘去世忠团队Nat. Co妹妹un.:单簿本钨异化超薄α
- 斯坦祸小大教PRL:操做代取代庖署理机械进建模子斥天用于NEB合计的低标度算法 – 质料牛