作者:RIKEN 图1:显示暗激子在发光前转化为亮激子的示意图
三位RIKEN物理学家已经表明，在较长的纳米管中，这一过程的转化率更高
学分:A
Ishii等人
抄送4
0 2019 RIKEN的三名物理学家发现，定制碳纳米管的尺寸和其他属性可以大大增加它们发射的光量
这一发现有望导致高效光子器件的发展
碳纳米管是直径只有一纳米到几纳米的微小圆柱体，但长度可以达到几微米
它们优异的电子和机械性能使其在节能设备中具有吸引力
特别是，纳米管的纯原子碳结构中的一个缺陷可以发射单光子——这是量子计算和通信所需的许多纳米器件的重要组成部分
在典型的发光器件中，激光或电场会产生成对的电子和空穴，称为激子
稍后，电子和空穴复合，激子消失
根据激子的对称性，湮灭可以导致发光，也可以不发光
大约一半产生的激子是亮的，而另一半是暗的，在不发光的情况下重新结合
一些暗激子可以变成亮激子，然后在湮灭时发光
但是碳纳米管的发光效率往往很低，主要是因为暗激子通常在变成亮激子之前会重新结合
现在，都在RIKEN纳米量子光子学实验室的加藤裕一郎和两位同事发现，通过定制纳米管的规格，一半以上的暗激子可以转化为亮激子，从而大大提高了纳米管的光输出(图
1)
研究人员对一系列碳纳米管进行了时间分辨发光测量
通过用模型拟合时间分辨发光轨迹，他们发现暗激子和亮激子之间的转化率取决于纳米管的长度、直径和手性
三名研究人员估计，在较长的纳米管中，暗激子到亮激子的转化率非常高，超过一半的暗激子对总发光有贡献
加藤说:“这些发现表明，暗激子可以显著影响纳米管等低维材料的发射动力学。”
“因此，他们指出了利用表面相互作用来设计从暗到亮的转换过程的潜力
" 该团队现在打算探索利用这种效应的潜力
加藤说:“我们有兴趣利用这种高效的转换过程来实现性能更好的碳纳米管单光子发射器。”
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