APS März-Sitzung Tomohiro Tetsumoto

Ich möchte über einige der Forschungsarbeiten berichten, die mir auf der Konferenz aufgefallen sind.

1. mikroskopische Pinzetten zur Untersuchung vibrierender Kohlenstoff-Nanoröhren.
Präsentation, bei der Lipson mitbenannt wurde. Kohlenstoff-Nanoröhrchen wurden als mechanische Resonatoren hergestellt, und eine starke optomechanische Kopplung mit scheibenförmigen optischen Resonatoren wurde bestätigt. Der letzte Autor, Mceuen von der Cornell University, ist offensichtlich ein Experte für Materialien auf Kohlenstoffbasis. Seine Forschungsarbeiten über Kohlenstoff-Nanoröhren und Graphen wurden in Nature und Science veröffentlicht. Der Vorteil der mechanischen Resonatoren aus Kohlenstoffnanoröhrchen besteht darin, dass die Schwingungsmoden sehr flexibel sind, und man erwartet, dass sie als Sensoren eingesetzt werden können, da sie empfindlich auf externe Kräfte reagieren. Er wies auch darauf hin, dass die Herstellungsmethoden in der Vergangenheit schwierig waren, und behauptete, dass die neue Methode die Herstellung des Jig-Teils durch Lithographie und das selektive Wachstum von Kohlenstoffnanoröhren durch die CVD-Methode kombiniert, wodurch sie einfach herzustellen ist. Der Vortrag bezog sich nur auf die Bewertung der Leistung von Kohlenstoffnanoröhren als mechanische Resonatoren und die Bestätigung ihrer Kopplung mit optischen Resonatoren, aber es sei darauf hingewiesen, dass Lipson an der Forschung zu kohlenstoffbasierten Materialien beteiligt war, da er mehrere bahnbrechende Studien zur Optomechanik durchgeführt hat.

1. plasmonische und photonische Laser auf der Basis von Halbleiter-Nanodrähten: geringer Verlust und hohe Modenstimmbarkeit
Vortrag von Sum Tze Chien Group, Nanyang Technological University, Singapur. Eine Geschichte des Lasings mit Nanodrahtresonatoren. Es wurde eine neue Methode vorgeschlagen, die eine signifikante Modulation der Oszillationswellenlänge (Modenwechsel) im Bereich jenseits von 30 nm ermöglicht, was mit elektrischer Bandbreitenabstimmung nur schwer zu erreichen ist, und es wurde die erste ultraviolette (370 nm) Oszillation eines plasmonischen Lasers bei Raumtemperatur mit einer niedrigen Schwelle von 3,5 MW/cm2 erreicht.
Bei der neuen Methode scheint es im Grunde nur darum zu gehen, die Länge der Nanodrähte zu verändern. Je länger der Nanodraht ist, desto mehr verschiebt sich die Wellenlänge der Oszillation ins Rote. Offensichtlich erhöht die Vergrößerung der Ausbreitungsdistanz den Verlust und die Absorption von Exziton-Polaritonen, wodurch sich die Länge des Urbach-Schweifs entsprechend der Laserschwingungsposition ändert. Aus dem Papier geht hervor, dass etwa drei weitere Effekte beteiligt sind, die ich aber nicht erklären möchte, weil ich sie nicht verstehe. Dabei handelt es sich jedoch durchweg um Selbstabsorptionseffekte und nicht um externe Modulation. Was die ultraviolette Oszillation anbelangt, so scheint es, dass die Oszillation durch eine Erhöhung der Energiedichte durch Verringerung der Dicke der Nanodrähte ermöglicht wird. Ich fand es interessant, dass die Wellenlänge der Oszillation durch eine einfache Änderung der Struktur stark angepasst werden kann.
Nebenbei bemerkt hat dieses Labor viel in Nature und Science veröffentlicht, und laut der Biografie auf ihrer Website wurde die aktuelle Forschungsgruppe etwa 2008 gegründet und begann 2010 mit der Veröffentlichung von Artikeln (davor beschäftigten sie sich mit Femtosekunden-Laserspektroskopie?) Die Forschungsgruppe wurde 2008 gegründet und begann 2010 mit der Veröffentlichung von Publikationen. Nach zwei Jahren der Vorbereitung ist der Schwung seit 2010 groß.

1. ∙ Hybride metall-dielektrische Nanokavität für ultraschnelle optische Feldwechselwirkung von Quantenpunkten.
Photonische Kristallhohlräume in kubischem (3C) Siliziumkarbid.
Beide sind das Werk von Vuckovics Gruppe in Stanford. In der ersten Präsentation geht es um eine dielektrische (InGaAs) Nanosäule mit InAs-Quantenpunkten, die mit einer Metallstruktur (Ag) bedeckt sind, die eine starke Licht-Materie-Kopplung erreicht. Der Q-Wert als Resonator ist mit Q ≈ 25 gering, aber das Modenvolumen ist mit V ≈ 0,04 (λ/n)3 sehr klein. Der Kopplungskoeffizient beträgt g/2π ≈ 150-200 GHz, was etwa zehnmal höher ist als die Kopplung zwischen photonischen Kristallen und Quantenpunkten. Er erwähnte auch, dass photonische Kristalle während der Experimente gekühlt werden müssen, während die hybride Säule die Durchführung von Experimenten bei Raumtemperatur ermöglichen könnte.
Die zweite Geschichte handelt von einem photonischen Kristall aus SiC; die Leistung ist derzeit nicht gut, weil Q = 800, aber SiC hat viele Vorteile wie Nichtlinearität des Materials und einfache Herstellung. Ich persönlich hatte SiC bisher nur als wärmebeständig angesehen und hatte das Vorurteil, dass es schwierig zu verarbeiten sei, weil es Kohlenstoff enthält, aber ich hatte das Bedürfnis, mich noch einmal damit zu befassen. Da auf der Konferenz viele Vorträge aus verschiedenen Bereichen gehalten wurden, hörte ich viele Namen von Materialien, mit denen ich nicht vertraut war, wie z. B. W und Mo, aber es könnte gut sein, die physikalischen Eigenschaften von Halbleitermaterialien einmal zu sortieren.
Durch die beiden Präsentationen habe ich gemerkt, dass es notwendig ist, ein gutes Gespür für neue Strukturen und Materialien zu haben. Ich habe den Eindruck, dass Labors mit hoher Forschungsleistung aktiv an neuen Strukturen und Materialien forschen. Ich denke, das liegt daran, dass sie sich der Probleme mit der aktuellen Forschung stets bewusst sind. Es ist nicht möglich, interessante Forschung zu betreiben, indem man einfach nur Trends folgt, aber ich würde gerne das Problembewusstsein der Menschen in der Welt verfolgen können.