Фотоны

На протяжении столетий ученые из разных уголков мира создавали самые разные теории, объясняющие те или иные процессы, явления и феномены. Некоторые из этих теорий были подтверждены или опровергнуты на практике буквально сразу после их высказывания. Другие же оставались на бумаге многие годы, ибо на момент их появления технологии не позволяли провести практические опыты. Сегодня мы познакомимся с исследованием, в котором ученые из Франкфуртского университета имени Гете (Германия) попытались понять, что есть давление света на самом деле, подтвердив в процессе теорию 90-летней давности. В чем именно заключалась теория, какие методики были использованы в опытах, и что нового мы узнали о фотонах? Ответы на эти вопросы ожидают нас в докладе ученых. Поехали.

Историческая справка

Давление света (или давление электромагнитного излучения) это механическое давление, оказываемое на любую поверхность в результате обмена импульсом между объектом и электромагнитным полем.

Первооткрывателем этого понятия является Иоганн Кеплер (1571-1630). В 1619 году, наблюдая за кометой, он отметил, что ее хвост всегда направлен в сторону от Солнца.

Спустя более двухсот лет в 1862 году Джеймс Максвелл (1831-1879) предположил, что свет как электромагнитное излучение обладает свойствами импульса и, следовательно, оказывает давление на любую поверхность, с которой контактирует. Экспериментально это было подтверждено лишь в 1900 году Петром Лебедевым.

Практические опыты с целью изучения давления света крайне сложны. Связано это с тем, что силы, создаваемые световым давлением, крайне малы. Однако в космических масштабах (буквально) суммарный эффект этих малозаметных сил может оказывать большое кумулятивное воздействие на объект в течение длительных периодов времени. Например, если бы во время подготовительных расчетов перед запуском космического аппарата программы Викинг не учитывалось давление света, то аппарат пролетел бы орбиту Марса на расстоянии 15 000 км.


Иоганн Кеплер, Петр Лебедев и Арнольд Зоммерфельд.

Если суммировать все воедино, то мы получим следующее: частицы света (фотоны) ударяются об атомы тела и передают ему часть своего импульса, а тело от этого становится быстрее.

Пока все логично. Однако не все так просто. Ранее проводились опыты, в которых фотоны определенной длины волны выбивали из атомов отдельные электроны. Импульс этих электронов был больше, чем у фотона, который с ним взаимодействовал. Это невозможно, скажете вы, ибо есть второй закон Ньютона, в котором говорится, что на любое действие имеется противоположное равное противодействие (утрированно говоря). Тем не менее, в 1930 году немецкий ученый Арнольд Зоммерфельд предположил, что дополнительный импульс выброшенного электрона происходит из атома, который он покинул. Получается, что движение атома должно быть направлено в сторону источника фотонов, т.е. к свету. Теория весьма смелая, но в те годы подтвердить ее на практике было нереально ввиду отсутствия необходимых технологий.

И вот 90 лет спустя наши современники смогли впервые в мире воочию понаблюдать этой таинственный процесс.

Основа исследования

Авторы труда напоминают, что вектор электрического поля электромагнитной волны ориентирован перпендикулярно оси распространения света. Поскольку это поле управляет фотоионизацией*, стоит предположить, что его направление будет осью симметрии для угловых распределений фотоэлектронов и фотоионов.

Фотоионизация* ионизация молекулы/атома непосредственно при абсорбции фотонов, энергия которых равна или больше энергии ионизации.

Фотоэффект процесс взаимодействия электромагнитного излучения и вещества, когда энергия фотонов передается электронам вещества.

Фотоэлектрон электроны, вытесняемые из вещества, когда на него воздействует электромагнитное излучение.

Фотоион катион (положительно заряженный ион), полученный в результате фотоионизации.

Однако при высоких энергиях фотонов E и соответствующих высоких фотонных импульсах k эта симметрия нарушается, а импульсные распределения фрагментов реакции асимметричны относительно направления распространения света.

Зоммерфельд в своих изысканиях понял, что средний прямой импульс электронов, превышающий импульс фотона (k^e_x > k), влечет за собой то, что средний импульс фотоиона должен быть противоположным для учета сохранения импульса.

Стоит также отметить, что так называемые недипольные эффекты, возникающие из-за ненулевого импульса фотона, также оказывают существенное влияние на однофотонную ионизация. Кроме того, более высокие мультипольные компоненты взаимодействия света и вещества не только изменяют угловое распределение фотоэлектронов, но также открывают дополнительные пути ионизации, которые запрещены диполями.

В данном исследовании эксперименты по однофотонной ионизации были выполнены в двух вариантах:

• высокоэнергетический (3001775 эВ) на PETRA III (DESY/Немецкий электронный синхротрон) с применением света с циркулярной поляризацией;
• низкоэнергетический (1240 кэВ) на ID31 (European Synchrotron Radiation Facility) с применением света с линейной поляризацией.

Для измерений состояния заряда и трехмерного вектора импульса фотоионов был использован метод спектроскопии COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy).

Пучок фотонов проходил под прямым углом со сверхзвуковой газовой струей He (низкоэнергетический эксперимент) или N₂ (высокоэнергетический эксперимент).

Фотонный пучок был пересечен под прямым углом сверхзвуковой газовой струей He (низкоэнергетический эксперимент) или N₂ (высокоэнергетический эксперимент). Ионы направлялись электрическим полем к чувствительному ко времени и положению детектору с отсчетом положения линии задержки*.

Линия задержки* устройство задержки электрических и электромагнитных сигналов на заданный промежуток времен.

Начальные импульсы после фотоионизации были получены от времени полета ионов и положения точки контакта. В экспериментах с N₂ рассматривалась исключительно ионизация K-оболочки (электронная оболочка атома первого уровня) с последующим распадом Оже*.

Эффект Оже* выход электрона из атомной оболочки ввиду безызлучательного перехода в атоме при снятии возбуждения.

В таком случае возникает два однозарядных иона, которые совпадают с оже-электроном. Из этих трех векторов импульса был рассчитан импульс иона N₂⁺ в момент после фотоэлектронной эмиссии.

Чтобы получить доступ к ионным импульсам в абсолютном масштабе, важно точно знать местоположение ионов с нулевым импульсом на нашем детекторе. Для данных высоких энергий эта нулевая точка получается из ионов, которые создаются комптоновским рассеянием*.

Комптоновское рассеяние* некогерентное (фотоны до и после рассеяния не интерферируют) рассеяние фотонов на свободных электронах.

В этом случае импульс фотона передается электрону, и поэтому ион остается с распределением импульса, центрированным в начальной точке.


Изображение 1

На графике выше суммированы результаты исследования. Синим цветом показано измеренное среднее значение импульса иона в направлении распространения света k^ion_x как функция энергии фотона (верхняя шкала) или импульса фотона (нижняя шкала). Точки (низкие энергии фотонов) соответствуют однократной ионизации He, а квадраты (высокие энергии фотонов) ионизации K-оболочки N₂.

Отрицательные значения соответствуют обратному излучению, то есть в противоположную сторону от направления распространения фотона. Красным цветом обозначено среднее значение импульса фотоэлектрона k^e_x, полученное за счет измеренного импульса иона с учетом сохранения импульса.

Красная и синяя линии демонстрируют прогнозируемые данные в соответствии со следующими формулами:



где I_p потенциал ионизации; с скорость света.

Из вышеописанных данных следует, что это является прямым практическим доказательством теории касательно обратно направленной эмиссии ионов при фотоионизации.


Изображение 2

Изображение выше демонстрирует нам распределение фотоионного импульса для фотоионизации He, где использовались фотоны с циркулярной поляризацией в 300, 600, 1125 и 1775 эВ. Горизонтальная ось составляющая импульса, параллельная k, а вертикальная ось это импульс, перпендикулярный оси фотона. Красным отмечены концентрические кольца, центр которых расположен там же, где и начальная точка импульсного пространства. Радиус колец равен соответствующим фотоэлектронным импульсам k_e = 2(E I_p).

События ионизации не накапливаются на этих кольцах, а смещаются вперед в направлении распространения фотонов. Это наиболее четко видно на внешнем кольце, соответствующем энергии фотона 1775 эВ. При этом синие кольца смещаются вперед фотонным импульсом 1775 эВ фотона.

Следовательно, измеренные распределения импульса иона непосредственно показывают, что импульс фотона в основном поглощается ионом, что является следствием сохранения импульса.

В каждом отдельном событии ионизации импульс фотона передается центру масс системы, который почти совпадает с ионом. Соответствующее импульсное распределение электрона показывает окружность того же радиуса, но не смещенную вперед.

Помимо смещения вперед кольца в импульсном пространстве ионов, распределение импульсов на этом кольце также изменяется в зависимости от энергии фотона. Это распределение больше отклоняется в обратное полушарие при увеличении E.

Сохранение импульса требует, чтобы конечный импульс измеряемого иона равнялся импульсу фотона за вычетом импульса фотоэлектрона. Таким образом, распределение ионов на смещенной сфере в импульсном пространстве и угловое распределение фотоэлектронов в лабораторной системе отсчета являются прямыми зеркальными отражениями друг друга (изображение 3).


Изображение 3

Они имеют приблизительную дипольную форму, поскольку начальное состояние является He(1s), и, таким образом, главная составляющая углового момента (момента импульса) в конечном состоянии представляет собой диполь. Кроме того, эта дипольная форма отклонена вперед.

По заявлению авторов исследования, в профильной литературе можно встретить много вариантов объяснения передачи импульса фотона, некоторые из которых далеки от истины. Чаще всего утверждается, что поглощенный фотон передает выбрасываемому электрону собственный импульс. Из этого утверждения следует, что этот удар отвечает за смещение вперед углового распределения электронов, как показано на изображении выше.

Чтобы было проще понять все нюансы, ученые предлагают вспомнить, как именно происходит передача импульса фотона при взаимодействии с электромагнитным полем. Для простоты примера была выбрана фотоионизация 1s-электрона атома водорода.

За пределами электрического дипольного приближения электромагнитная волна ионизирующей плоскости с волновым вектором |k| = k = E/c (импульс фотона) впечатывает локальный фазовый фактор e^ikr в элемент матрицы перехода.

Вводя координату R_H для центра масс атома и координату r для электрона 1s по отношению к R_H, абсолютная координата электрона 1s в лабораторной системе отсчета может быть переписана как r = R_H + r. Таким образом, соответствующая фаза может быть выражена следующим образом: e^ikr = e^ikR_He^ikr.

Эта фаза, представленная полем, модифицирует элемент матрицы перехода: первый фактор из уравнения выше входит в элемент матрицы перехода |e^ikR_H| ₀ между переходными состояниями атомного центра масс, которые описываются плоскими волнами (2)^3/2 e^iR_H с импульсом . Эта амплитуда порождает закон сохранения импульса = ₀+k. Таким образом, поглощение фотона атомом привносит в его центр массы импульс k.

Второй фазовый фактор e^ikr из уравнения отвечает за мультипольные правки за пределами электрического дипольного приближения.

Выше порога ионизации в каждом событии ионизации ион получает импульс фотона и, кроме того, отдачу от фотоэлектрона. Дополнительная передача углового момента орбиты от фотона приводит к смещению вперед углового распределения электрона. Этот направленный вперед средний импульс электрона уравновешивается обратно направленной передачей импульса иону.

По результатам исследования видно, что для s-начальных состояний обратный импульс иона масштабируется -(3/5)k, подтверждая теорию, описанную Зоммерфельдом.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых.

Эпилог

Выведение формул и формирование теорий нельзя назвать простым занятием, но поиски доказательств или опровержений этих теорий порой еще сложнее.
В данном труде ученые смогли доказать правоту теории, которая была сформулирована еще в тридцатых годах прошлого века. Авторы исследования смогли не только измерить импульс иона, но и определить его происхождение. Родителем этого импульса является так называемая отдача выброшенного электрона.

Если фотон имеет низкую энергию, то при теоретическом моделировании его импульсом можно пренебрегать, говорят ученые. Однако при высоких энергиях фотона подобное пренебрежение приводит к значительным неточностям. Экспериментальные данные позволили определить порог, когда импульс фотона больше нельзя не учитывать.

В дальнейшем ученые намерены продолжить начатую работу, поскольку совершенные открытия открывают двери перед более детальным рассмотрением процессов, происходящих в момент распределения энергии между двумя или более фотонами.

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хорошей всем рабочей недели, ребята. :)

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Equinix Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

Последнее время то и дело говорят о зеленой энергии, возобновляемых источниках оной, а также о методах ее получения, хранения и использования. И это вполне логично, ведь население планеты неустанно растет, а запасы ископаемых источников энергии стремительно иссякают. Рано или поздно может наступить такой момент, когда вся энергия, используемая людьми, будет вырабатываться солнцем, ветром и т.д. Посему многие исследователи занимаются совершенствованием существующих и созданием новых методик сбора зеленой энергии. Сегодня мы познакомимся с исследованием, в котором ученые из Мичиганского университета разработали прозрачные (точнее полупрозрачные) солнечные панели. Из чего была создана данная технология, каков принцип ее работы, и смогут ли небоскребы стать эффективными сборщиками солнечной энергии? На эти вопросы мы найдем ответы в докладе ученых. Поехали.

Основа исследования

Солнечные панели когда-то были достаточно большой редкостью, но сейчас, благо дело, их доступность и популярность сильно возросли. Недавно я проходил мимо одного жилого дома в своем городе и заметил, что его глухие стены и крыша полностью покрыты солнечными панелями. Это вызвало у меня в равной степени удивление, восхищение и море вопросов касательно эффективности, экономической выгоды и прочего. Тем не менее этот эмпирический пример отлично показывает одну особенность панели были установлены там, где они не будут мешать (т.е. не на окнах).

Конечно, существуют целые поля солнечных панелей, занимающие сотни квадратных метров (а то и больше), но в густонаселенных и, следовательно, густозастроенных городах слишком мало свободного пространства для такого метода установки. Кто-то скажет: если бы сильно хотели зеленую энергию и солнечные панели, то и место нашлось бы. Согласен, но реальность пока иная. Лишнего пространства между высотками может и не очень много, но вот чего много, так это окон, которые сами могли бы стать сборщиками солнечной энергии.

На данный момент уже существует несколько разработок в области полупрозрачных солнечных панелей, эффективность которых достигает 7%. В их разработке важную роль играют органические полупроводники. По сравнению с неорганическими полупроводниками, узкие экситонные* полосы внутри органических полупроводников открывают новые возможности в области органических фотоэлектрических элементов (далее OPV от organic photovoltaics), так как многие органические соединения избирательно поглощают свет за пределами видимого диапазона длин волн.

Экситон* электронное возбуждение в полупроводнике, диэлектрике или металле, перемещающееся по кристаллу, но не связанное с переносом электрического заряда и массы.

Эффективность полупрозрачных фотоэлектрических элементов (ST-OPV) в 7% может радовать ученых и людей, понимающих сложность достижения такого показателя у столь нестандартной технологии, но с точки зрения экономической выгоды это слишком мало. Кроме того, лишь небольшая доля из разработанных ST-OPV достигает видимой прозрачности в 50%, что критично для многих приложений.

В результате для создания ST-OPV необходимо найти баланс между эффективностью сбора энергии и достаточным уровнем прозрачности, что не есть простая задача. Ученые также добавляют, что многие уже созданные ST-OPV имеют весьма неэстетичный внешний вид (оттенок стекла), что также никак не способствует популяризации данной технологии.

На сегодняшний день эффективные ST-OPV нейтрального цвета в основном сосредоточены на использовании материалов с сильным поглощением в ближней инфракрасной области (NIR), включающих структуры многопереходных устройств для минимизации потерь на термализацию, просветляющих покрытий (ARC) или апериодических диэлектрических отражателей (ADR) для увеличения поглощения.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые описывают свой вариант ST-OPV, который достигает PCE = 10.8 0.6% и APT = 45.7 2.1%, что приводит к LUE = 5.0 0.3.

PCE* эффективность преобразования энергии (power conversion efficiency);
APT* средняя светопропускная способность (average photopic transmission);
LUE* эффективность использования света (light-utilization efficiency).

В устройстве используется NFA молекула NFA (нефулереновый акцептор) с высоким поглощением в ближнем ИК-диапазоне, для синтеза которой требуется всего несколько шагов. Несмотря на то, что NFA имеют частично ковалентно конденсированные кольцевые структуры (а не жесткие и полностью конденсированные), в них наблюдались сильные межмолекулярные взаимодействия и плотная упаковка молекул (1А).


Изображение 1

Комбинация материалов, поглощающих свет в ближнем ИК-диапазоне, выводных (выход фотонов из светодиода после генерации) структур (OC от outcoupling) на выходной поверхности и прозрачных электродов позволила достичь того самого компромисса между эффективностью, прозрачностью и эстетичностью.

Нейтральный по цвету ST-OPV с использованием прозрачного анода из оксида индия-олова (ITO от indium tin oxide) показал PCE = 8.1 0.3%, APT = 43.3 1.5% и LUE = 3.5 0.1%. Показатели света, проходящего через устройство, были таковыми: коэффициент цветопередачи (CRI) = 86; коррелированная цветовая температура (CCT) = 4143 K; хроматические координаты (0.38, 0.39).

Результаты исследования

На изображении 1А показаны молекулярные структуры трех исследованных NFA, один из которых (а именно SBT-FIC) продемонстрировал полностью слившуюся молекулярную основу. Два других NFA (A078 и A134) с частично сплавленными ядрами являются изомерами SBT-FIC, содержащими четыре тиофена, два циклопентадиена и одно бензольное кольцо.

Одним из основных отличий между тремя NFA является сложность синтеза. На изготовление SBT-FIC требуется 10 этапов синтеза, а для создания A078 и A134 всего от 4 до 6 этапов. В дополнение к этому, A078 и A134 привлекательны еще и достаточно большим выходом, а также менее токсичными и более дешевыми материалами для синтеза.

Спектры поглощения NFA в УФ-видимом диапазоне показаны на 1В и 1С. Удивительно, но тонкие пленки A078 и A134 демонстрируют значительные батохромные сдвиги* ~ 135 нм по сравнению с SBT-FIC с пиком поглощения при _max = 900 нм.

Батохромный сдвиг* смещение спектральной полосы в длинноволновую область под влиянием заместителей или изменений среды.

Циклическая вольтамперометрия NFA молекул показала, что у SBT-FIC энергии высшей занятой молекулярной орбитали* (ВЗМО) и низшей вакантной молекулярной орбитали (НВМО) составили EH = -5.81 ( 0.02) и EL = -4.15 ( 0.03) эВ. Для A078 показатели были: 5.58 ( 0.02) и -4.06 ( 0.03) эВ. А для A134: -5.54 ( 0.02) и -4.05 ( 0.03) эВ.

Молекулярная орбиталь* математическая функция, описывающая волновое поведение электронов в молекуле.

ВЗМО (высшая занятая молекулярная орбиталь) орбиталь, которая среди заполненных в основном состоянии имеет наибольшую энергию.

НВМО (низшая вакантная молекулярная орбиталь) полностью или частично вакантная молекулярная орбиталь с наименьшей энергией среди всех заполненных.

A078 и A134 демонстрируют более низкую ВЗМО-НВМО запрещенную зону (1.40 эВ), чем SBT-FIC (1.65 эВ), что согласуется с оптическими измерениями.

Далее NFA, смешанные с PCE-10, был использован в OPV со структурой ITO / ZnO (30 нм) / активный слой (100 нм) / MoO₃ (20 нм) / Ag (100 нм).


Изображение 2

На графике 2А показаны характеристики плотности тока и напряжения вышеописанных NFA+PCE-10.

В устройстве на базе A078 были достигнуты следующие показатели: PCE = 13.0 0.4%, VOC = 0.75 0.01 В, JSC = 24.8 0.7 мА/см² и FF = 0.70 0.04.

Устройство OPV на основе A134 показало: PCE = 7.6 0.2% с VOC = 0.75 0.01 В, JSC = 16.7 0.5 мА/см² и FF = 0.61 0.03.

Для устройства PCE-10: SBT-FIC показатели были такими: PCE = 7.8 0.3% с VOC = 0.70 0.01 В, JSC = 17.2 0.7 мА/см² и FF = 0.65 0.02.

Стоит отметить, что добавка 1-фенилнаталена (PN) приводит к значительному повышению эффективности устройств A078 и A134 по сравнению с SBT-FIC, что связано с улучшенной молекулярной упаковкой A078 и A134, а также более благоприятной ориентацией молекул в смеси. Также видно, что устройство PCE-10:A134 показывает более низкий PCE по сравнению с OPV PCE-10:A078. Это связано с кристалличностью A134, что приводит к его более низкой растворимости.

График 2В показывает спектры внешней квантовой эффективности* (EQE) различных вариантов устройства.

Квантовая эффективность* отношение числа фотонов, поглощение которых вызвало образование квазичастиц, к общему числу поглощенных фотонов.

Значительное улучшение JSC для A078 по сравнению с SBT-FIC OPV связано с его красным смещением* поглощения на ~200 нм, которое обеспечивает охват солнечного спектра дальше в NIR.

Красное смещение* явление, когда увеличивается длина волны излучения (свет становится более красным, например), а частота и энергия уменьшаются.

EQE A078 OPV достигает 80%, между = 700 и 900 нм, оставляя окно прозрачности между видимыми длинами волн от 400 до 650 нм.


Изображение 3

На графиках 3А-3С показаны профили различных устройств на базе чистых пленок NFA и смеси PCE-10:NFA с/без добавления 1-фенилнаталена.

При добавлении 1-фенилнаталена показатель поглощения пленки PCE-10:NFA практически не меняется. А вот в смесях PCE-10:A078 и PCE-10:A134 обнаружен новый ярко выраженный пик агрегации около 900 нм. Это указывает на то, что добавка 1-фенилнаталена усиливает межмолекулярные взаимодействия на частично связанных акцепторах, а не на полимерном доноре.

Далее были изучены морфологические свойства разных вариантов устройства.

A078 демонстрирует широкий (100) пик дифракции при 0.31 ¹ с длиной ламеллярной когерентности L_c = 7.5 нм. В случае A134 пик дифракции был более узким и острым при 0.36 ¹ с более высоким значением L_c = 15 нм. Из этого следует, что у A134 более высокая упорядоченность, чем у A078, что объясняется заменой объемной боковой цепи молекулы п-гексилфенила компактными линейными алкильными цепями.

SBT-FIC в свою очередь показывает дифракционный пик при 0.34 ¹ с наименьшей длиной ламеллярной когерентности L_c = 3.7 нм из-за его аморфной природы.

За счет добавления 1-фенилнаталена дифракционные пики (010) PCE-10:A078 и PCE-10:A134 (3E) при 1.79 и 1.82 ¹ (из-за NFA) смещены и показывают увеличенную длину когерентности (24 против 52 для A078) и (30 против 63 для A134).

А вот внесение добавок в PCE-10 никак не влияет на значение когерентности. Это подтверждает, что морфологические отличия между вариантами устройства происходят от NFA, а не от донора.

Кроме того, при использовании 1-фенилнаталена была обнаружена зависимость от ориентации молекул (параллельная или перпендикулярная). Для PCE-10:A078 отношение параллельная/перпендикулярная увеличивается с 2.37 до 3.64 (3D). Ввиду того, что параллельная ориентация молекул является идеальной для переноса заряда, становится очевидным, почему именно устройство A078 обладает столь высокой эффективностью (по сравнению с другими вариантами).

Ввиду этих данных именно A078 был использован в исследуемых полупрозрачных фотоэлектрических элементах (ST-OPV), структура которых выглядела следующим образом: ITO / ZnO (30 нм) / PCE-10:A078 (95 нм) / MoO₃ (20 нм) / Ag (16 нм).


Изображение 4

Полученный ST-OPV показал LUE = 2.8 0.1%, PCE = 11.0 0.7% и APT = 25.0 1.3%. Однако, несмотря на неплохой показатель PCE > 10%, применять данное устройство в архитектуре нельзя, так как там требуется, чтобы средняя светопропускная способность APT была ~ 50%.

Решить эту проблему ученые смогли за счет специально разработанной структуры для управления оптическими свойствами устройства, позволяющей достичь максимального пропускания в видимом диапазоне и максимального отражения в ближнем ИК-диапазоне.

На анод из серебра было нанесено оптическое OC-покрытие, состоящее из четырех слоев: CBP (C₃₆H₂₄N₂; толщина слоя 35 нм, коэффициент преломления 1.90) / MgF₂ (100 нм, 1.38) / CBP (70 нм) / MgF₂ (45 нм). А на дистальную поверхность стеклянной подложки наносили ARC (слой просветляющего материала), состоящий из бислоя MgF₂ (120 нм) и SiO₂ (130 нм) с достаточно низким коэффициентом преломления 1.12.

ST-OPV с OC и ARC продемонстрировал увеличение средней светопропускной способности (APT) с 25.0 1.3% до 45.7 2.1%, что является улучшением почти на 80% по сравнению с устройством без дополнительных слоев (т.е. без OC и ARC). Значение эффективности преобразования энергии (PCE) практически не изменилось (4С). Наблюдалось лишь незначительное уменьшение плотности тока (JSC = 20.4 0.8 против 20.9 1.2 мА/см²). При использовании данной конфигурации устройства эффективность использования света составила LUE = 5.0 0.3%. Данный показатель, по заявлению ученых, является самым высоким среди имеющихся на данный момент ST-OPV устройств.

Основные показатели разработанного устройства многообещающие, осталось изучить его внешний вид, что было сделано посредством смоделированного солнечного света (AM1.5G).

Свет, прошедший сквозь устройство с ОС и ARC покрытием, имел хроматические координаты (0.33, 0.39) и CCT = 5585 K. Тем временем, высокая отражательная способность ультратонкого катода из серебра при > 600 нм придает устройству зеленый оттенок. В отличие от Ag, ITO имеет более высокую прозрачность с плоским спектром пропускания в видимой области. Если использовать катод и анод ITO, то в результате можно получить более нейтральный оттенок.


Изображение 5

На графиках и фото выше показаны спектральные характеристики плотности тока, напряжения и EQE устройства ST-OPV на основе ITO со следующей структурой: MgF₂ (120 нм) / стекло ITO / ZnO (30 нм) / PCE-10:A078 (105 нм) / MoO₃ (20 нм) / напыление ITO (140 нм) / MgF₂ (145 нм) / MoO₃ (60 нм) / MgF₂ (190 нм) / MoO₃ (105 нм).

По сравнению с ST-OPV на основе Ag, устройство на основе ITO показывает различия в FF и VOC из-за его более высокой работы выхода* и поверхностного сопротивления (~ 50 Ом/квадрат).

Работа выхода* энергия, которую должен получить электрон для его удаления из объема твердого тела.

Но самые значимые отличия наблюдались в показателях JSC и PCE. Поскольку устройство становится все более прозрачным, отражение от ITO анода в тонкую активную область уменьшается, устраняя двойной проход фотонов. Чтобы свести к минимуму потерю фотонов низкой энергии, OC покрытие было специально разработано с максимальным пропусканием в видимой области спектра и более высокой отражающей способностью на более длинных волнах. Таким образом, устройство с OC покрытием имеет на 15% более высокие значения JSC и PCE по сравнению с ITO устройством без покрытия, хотя видимая прозрачность при этом практически не меняется.

ITO устройство с ОС покрытием демонстрирует LUE = 3.5 0.1%, PCE = 8.1 0.3% и APT = 43.3 1.5%, и имеет почти нейтральный оттенок. Также анализ трестируемого устройства показал, что оно передает цвет объекта за ним (5D).

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

В городах полно домов (простите за очевидное), следовательно, множество окон. Использование их в качестве площадки для сбора солнечной энергии является весьма разумной, но сложной в реализации идеей. С одной стороны необходимо собирать максимум энергии, с другой суть окна в том, что оно прозрачное.

В данном труде ученые смогли продемонстрировать рабочий прототип устройства полупрозрачного фотоэлектрического элемента с PCE = 10.8 0.6%, APT = 45.7 2.1% и LUE = 5.0 0.3%. Другим словами, эффективность устройства составила 10.8%, а его прозрачность 45.8%. Основным достоинством данной разработки является баланс между этими показателями.

На данный момент эффективность использования света составляет порядка 5%, что уже хорошо, ведь предшественники могли выдать максимум 2-3%. Однако ученые намерены продолжить свой труд и достичь 7%. Еще одной задачей, которую они перед собой поставили, является продление срока службы устройства до 10 лет. Долговечные, эффективные и эстетически красивые фотоэлементы смогут превратить обычное офисное здание в своего рода солнечную электростанцию.

Хотелось бы сказать, что подобные исследования своевременны, однако это не так. Такими разработками, особенно столь массово, как сейчас, стоило заниматься намного раньше, не дожидаясь момента, когда предотвращение экологической и энергетической катастрофы превратится в разбор последствий. В любом случае подобные начинания, хоть и с опозданием, имеют огромную важность не только для будущего человечества, но и для будущего нашей планеты.

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и отличных всем выходных, ребята! :)

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Equinix Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

Противоположности притягиваются. Этот житейский принцип, касающийся отношений между людьми, далеко не всегда соответствует действительности. Но в физике все так, как говорится: противоположные электрические заряды, к примеру, всегда притягиваются, а сходные отталкиваются. Этот принцип стар, как сам мир, но и его можно подвергнуть некой модификации, если применить другие физические законы и явления. Группа ученых из Саутгемптонского университета (Великобритания) провели исследование, в котором им удалось создать новый тип материала, названный фотонно-связанный экситон. Самый смак заключается в том, что фотоны стали связующим звеном между отрицательно заряженными электронами, которые по логике должны были отталкиваться. Как именно были использованы фотоны, какие особенности изобретенного атома, и в каких областях может использоваться данная разработка? Об этом мы узнаем из доклада ученых. Поехали.

Основа исследования

Как мы уже вспомнили, одноименные заряды (т.е. одинаковые: ++ или -) должны отталкиваться друг от друга, а разноименные (т.е. противоположные: +- / -+) притягиваться. Однако картина такого взаимодействия меняется, если добавить щепотку фотонов, т.е. частиц света. В таком случае добавляется влияние фотоэффекта взаимодействия света и материи, когда энергия фотонов передается материи.

В данном труде ученые создали наноустройство, которое захватывает электроны в наноразмерные квантовые ямы*. Если же фотоны вносят в устройство достаточно много энергии, то это приводит к выходу из ямы электронов. Разместив данное устройство между двумя золотыми зеркалами, можно поймать фотоны в ловушку. За счет этого энергия фотонов будет сфокусирована на электроны, усиливая взаимодействие между светом и материей. Добавление зеркал привело к тому, что отрицательно заряженные электроны оставались в яме (без зеркал фотоны вытесняли их из ямы) и начинали связываться друг с другом.

Квантовая яма* потенциальная яма, ограничивающая подвижность частиц с трех до двух измерений (т.е. частицы начинают двигаться в плоском слое).

Важнейшую роль в работоспособности всей системы, естественно, играют вышеописанные квантовые ямы (QW от quantum well). По словам ученых, на то есть ряд причин.

Во-первых, QW позволяют достичь большей силы связи между светом и материей, которую можно регулировать за счет изменения электронной плотности* в QW.

Электронная плотность* в квантовой механике мера вероятности того, что электрон займет бесконечно малый элемент пространства, окружающего любую условную точку.

Во-вторых, квантовые ямы можно сделать достаточно узкими, что позволит получить одну локализованную электронную подзону, которая не будет иметь никаких межподзонных переходов.

В-третьих, в подобной системе кулоновское взаимодействие не создает связанных состояний.

Из последних двух пунктов следует, что чистые квантовые ямы без окружающего фотонного резонатора вообще не представляют какого-либо дискретного резонанса, а только полосу непрерывного поглощения на частотах, превышающих порог ионизации.

Отсутствие кулоновского взаимодействия обосновано квазипараллельной дисперсией двух электронных подзон, что приводит к отталкивающему электронно-дырочному взаимодействию*.

Электронно-дырочное взаимодействие* (p-n взаимодействие) область соприкосновения двух частиц с разными типами проводимости дырочной (p от positive положительная) и электронной (n от negative отрицательная).

Это сильно отличается от случаев межзонных переходов на более коротких длинах волн, где электронно-дырочное взаимодействие является притягивающим и приводит к созданию узких резонансов вне электронно-дырочного континуума в отсутствие поляритонных эффектов.

Таким образом, формирование поляритонов* может изменять существующие резонансы, но не приводит к созданию новых локализованных электронных резонансов.

Поляритон* частица, являющаяся результатом взаимодействия фотона и возбуждений среды (оптические фононы, экситоны, плазмоны, магноны и т.д.).

Изображение 1: Кулоновский эффект в легированных и нелегированных квантовых ямах. 1а межзонное поглощение нелегированной полупроводниковой квантовой ямы, в котором преобладает экситонный резонанс (EX) ниже энергии запрещенной зоны (EG) и электронно-дырочный континуум над ним; 1b стандартное электронно-дырочное картирование, позволяющее описать одиночную электронную вакансию в валентной зоне как дырку с положительным зарядом и массой; 1с межподзонное поглощение легированной квантовой ямы, содержащей только одно локализованное состояние, и континуум состояний выше первой энергии ионизации квантовой ямы (EI); 1d первоначально заполненная подзона электронов имеет положительную эффективную массу, а электрон-дырочное картирование приводит к положительно заряженной дырке с отрицательной эффективной массой.

Изображения выше являются схемой вышеописанного явления. В случае межзонных переходов в нелегированных квантовых ямах участвующие в переходе электроны изначально занимают валентную зону с отрицательной эффективной массой. Однако в случае межподзонных переходов в легированных квантовых ямах ту же роль играет первая частично заполненная подзона проводимости, имеющая положительную эффективную массу*. При обычном электронно-дырочном картировании это приводит к положительно заряженной дырке с отрицательной эффективной массой.

Эффективная масса* величина, имеющая размерность массы и применяемая для описания движения частицы в периодическом потенциале кристалла.

Эффективная масса электронов в возбужденной подзоне m₂ в квантовых ямах GaAs больше массы в первой подзоне m₁. Это приводит к отрицательно сниженной массе межподзонной электронно-дырочной пары m_r^-1 = m₂^-1 m₁^-1.

При наличии любого притягивающего потенциала двух тел отрицательная масса приводит к отталкивающему электронно-дырочному взаимодействию, которое, в свою очередь, не может создавать связанные состояния.

Для практического подтверждения наличия связанных состояний, опосредованных фотонами, была создана система, состоящая из 13 квантовых ям GaAs / AlGaAs, встроенных в узкие решетчатые золотые микрополостные резонаторы.


Изображение 2: схема экспериментальной установки. 2а распределение компоненты электрического поля, ортогональной металлическим слоям, для одного периода (D) структуры и для моды TM02 ленточного резонатора; 2b микроскопия набора образцов; 2с экспериментальная установка, используемая для измерений отражательной способности (микроскоп среднего инфракрасного диапазона, подключенный к Фурье-ИК-спектроскопу.

Резонаторы представляют собой одномерные ленты, а электромагнитное поле (схема на 2а) почти полностью удерживается под металлическими штифтами.

Размеры квантовых ям были достаточно тонкими, чтобы была лишь одна захваченная подзона проводимости, поскольку наличие второй подзоны привело бы к созданию межподзонных поляритонов.

Если бы было две подзоны, то наличие перехода типа связь-связь привело бы к насыщению имеющейся силы осциллятора, что привело бы к подавлению связь-континуумного перехода, который и должен изучаться в данном тесте.

Для проверки этого важного параметра было изготовлено два образца HM4229 и HM4230, различающиеся шириной квантовой ямы и легированием. Образец HM4229 содержал квантовые ямы GaAs толщиной 4 нм (с шириной L_QW = 4 нм), каждая из которых легирована с плотностью 5 х 1012 см^-2. А образец HM4230 содержал квантовые ямы (L_QW = 3.5 нм), легированные при 4.77 х 1012 см^-2.


Изображение 3: связь-континуумный характер оптического перехода в чистых QW без окружающего фотонного резонатора. 3а измерение пропускания при 300 K для образцов с QW разной ширины L_QW; 3b-3e схемы связь-связь (3b и 3c) и связь-континуумных переходов (3d и 3e) в легированных квантовых ямах.

Переход связь-связь* изменение энергии электрона внутри атома или, реже, внутри молекулы, при котором электрон остается прикрепленным (связанным) к атому или молекуле как до, так и после изменения.

Связь-континуумный переход* (переход связь-континуум) возбуждают носителей в токопроводящие состояния континуума и позволяют использовать перпендикулярный транспорт (носители, движущиеся через переход).
(Infrared absorption of multiple quantum wells: bound to continuum transitions)

На схемах 3b-3е видно, что переходы разных типов (связь-связь и связь-континуум) в разных одночастичных состояниях QW потенциала претерпевают противоположные частотные сдвиги при уменьшении L_QW: у первых возникает синее смещение*, у вторых красное смещение*.

Синее смещение* явление, когда уменьшается длина волны излучения, а частота увеличивается.

Красное смещение* явление, когда увеличивается длина волны излучения (свет становится более красным, например), а частота и энергия уменьшаются.

Это позволило оценить природу оптического перехода за счет анализа спектра пропускания двух образцов до применения золота (3а).

Здесь наблюдается очень широкое поглощение, которое (будучи поперечной магнитной поляризацией) связано с легированными квантовыми ямами. Также наблюдается и более узкая область около 140 мэВ, которая является краем континуума. Ученые отмечают, что данная функция не приводит к синему смещению при уменьшении L_QW, а показывает перенос спектрального веса в красную часть спектра. Связь-связь переход в таком случае привело бы к синему смещению порядка десятков миллиэлектронвольт, доказывая привязанный к континууму характер переходов в чистых QW.

Как уже упоминалось ранее, все образцы были изготовлены в рамках решетки металл-полупроводник-металл и металлических штифтов с шириной р (2а и 2b). Поскольку электромагнитное поле чрезвычайно локализовано под металлическими пальцами, система по существу ведет себя как резонатор ФабриПеро*.

Резонатор ФабриПеро* оптический резонатор, в котором параллельно расположенные зеркала направлены друг на друга. Между этими зеркалами может формироваться резонансная стоячая оптическая волна.

Было изготовлено несколько устройств на основе решеток площадью 200 х 200 мкм с шагом в диапазоне от 800 нм до 5 мкм, что позволяет охватить широкий диапазон частот (2b). Данные по отражательной способности были получены для каждого устройства при температуре 78 К посредством Фурье-ИК-спектроскопа, оснащенного очень компактным криостатом (2c).


Изображение 4: экспериментальные данные по отражательной способности. 4а данные по отражательной способности легированного образца HM4229 в зависимости от частоты резонатора; 4b данные отражательной способности для HM4229 (красный) и чистого резонатора (зеленый) для частот _с = 157.8 мэВ (сплошные линии), _с = 147 мэВ (пунктирные линии) и _с = 141.5 мэВ (штрихпунктирные линии); 4с ширина линий для различных колебаний как функция энергии колебаний.

Результаты данного анализа представлены на графиках выше. На 4а представлена карта отражательной способности образца HM4229 при 78 К как функция частоты чистого резонатора. Если выше порога ионизации (показан черной горизонтальной пунктирной линией) наблюдается континуум поглощения, то ниже появляется узкий поляритонный резонанс. Он сдвинут в красную сторону более чем на 20 мэВ по отношению к чистому резонатору.

На цветовую карту были нанесены пиковые частоты, полученные с помощью множественной аппроксимации данных методом Лоренца. Красные треугольники и синие квадраты отображают соответственно частоты ниже и выше идентифицированного порога ионизации. Для сравнения зелеными кругами отмечена частота чистого резонатора, измеренная на нелегированном образце.

Ниже порога ионизации время жизни дискретной поляритонной моды в основном ограничивается временем жизни резонатора. Выше заметен спектр связь-континуум, в котором можно идентифицировать только очень расширенные и неопределенные особенности.

Сравнение спектров легированных и нелегированных образцов показало, что в легированном образце возникает дискретный резонанс ниже края континуума, тогда как в идентичном, но электромагнитно несвязанном образце его нет.

Подобное гибридное дискретное состояние можно описать как поляритон, плотность электронов которого относительно основного состояния равна:

N(z) = P [|^e(z)|² |^g(z)|²]

где Р (в диапазоне 01) вес поляритонного компонента материи; ^g(z) нормированная волновая функция электрона в его основном состоянии; ^e(z) волновая функция локализованного электронного состояния, порожденного взаимодействием света и материи.


Изображение 5: расчеты P. 5а собственные моды, полученные с помощью теоретической модели с параметрами, выбранными для соответствия экспериментальным данным отражательной способности на цветовой карте; 5b параметры, извлеченные из 5a, которые используются для расчета P для дискретной поляритонной моды.

На 5а визуально отображен результат использования теоретической модели для моделирования наблюдаемого спектра отражательной способности и сравнения его с экспериментальными данными. Эти параметры позволили рассчитать Р (5b).

Из этого модели следует, что дискретный резонанс ниже порога ионизации четко определяется для ненулевых значений P, демонстрируя существенное заполнение генерируемой светом электронной волновой функции ^e(z).

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

Данный эксперимент позволил продемонстрировать возможность связывания ионизирующего перехода с фотонным резонатором, что приводит к непертурбативной модификации электронной структуры системы.

В результате получается гибридное поляритонное возбуждение, материальная составляющая которого представляет собой связанное состояние, порожденное взаимодействием света и материи, состоящего из электрона и дырки, удерживаемых вместе благодаря их взаимодействию с поперечным электромагнитным полем.

Как заявляют ученые, возможность настраивать свойства материала за счет связи с фотонным полем микрорезонатора является крайне перспективным направлением.

В данном труде они смогли создать устройство, ограниченное с двух сторон золотыми зеркалами, которые улавливали фотоны и фокусировали световую энергию на электроны, что резко усиливало связь между светом и материей. В ходе экспериментов было замечено, что отрицательно заряженный электрон, выброшенный фотоном, остается в ловушке в квантовой яме, связанный с другими отрицательно заряженными электронами. При этом такая конфигурация остается стабильной за счет воздействия фотонов.

Другими словами, данное исследование показывает возможность создания искусственных атомов нового типа, электронные конфигурации которых можно будет настраивать по собственному желанию.

Фотоника является достаточно молодой отраслью науки, но при этом ее влияние с каждым годом растет, что обусловлено подобного рода исследованиями. Свет, как и многие другие явления, можно сравнить с котом Шредингера: с одной стороны все понятно и очевидно, но если копнуть поглубже, то становится очевидна простая истина сколько бы ответов не получал человек, вопросов всегда будет больше. Тем не менее в поисках ответов на вопросы, по крайней мере в науке, важен не столько сам ответ, сколько путь, ведущий к нему.

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хорошей всем рабочей недели, ребята. :)

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Equinix Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

Фотон элементарная квантовая частица электромагнитного излучения или, иначе говоря, света. Насколько важные и разноплановые функции выполняет излучение того или иного спектра, настолько же интересные применения можно найти для одиночных фотонов этого излучения. Например, имея возможность отследить отдельные кванты инфракрасного света, можно существенно повысить безопасность линий связи, точность измерительных приборов.

Команда ученых Центра НТИ Квантовые коммуникации НИТУ МИСиС разрабатывает первый в мире прототип видеодетектора инфракрасных фотонов камеры настолько мощной, что она сможет видеть движение одиночных частиц такого излучения. В камере будет установлена матрица на 1000 пикселей, а применение такая система найдет в целом ряде областей, где требуются высокоточные измерения: защищенные коммуникации, в том числе и спутниковые, квантовые вычисления, диагностическая медицина. Разработка ведется в рамках госконтракта на выполнение ОКР по заказу Минпромторга РФ.



Эта идея не нова первые попытки детектировать фотоны поштучно предпринимались еще в начале XX века на электронных лампах фотоэлектронных умножителях. Однако первые приборы, в силу слабой технологической составляющей, работали медленно, иногда не срабатывали, а иногда срабатывали ложно. Потом появились полупроводниковые приборы лавинные фотодиоды, которые работали лучше, но только с видимым светом. Существенный прорыв в инфракрасный диапазон произошел в начале 2000-х годов тогда команда российского физика Григория Гольцмана, основав компанию Сконтел, создала однопиксельный счетчик одиночных фотонов на сверхпроводниках.

Сейчас, в 2020 году, уже в составе Центра НТИ Квантовые коммуникации НИТУ МИСиС по заказу Минпромторга РФ, команда разрабатывает 1000-пиксельный видеодетектор одиночных фотонов. Устройство, не имеющее аналогов в мире, позволит не только детектировать частицы, но и получать изображение в почти полной темноте. На данный момент завершен первый этап, создано 8 пикселей. По словам ученых, это количество уже позволяет понять и контролировать принципы работы матрицы, дальнейший вопрос в масштабировании.

Сам счетчик находится внутри криостата при температуре всего 2 Кельвина, что близко к абсолютному нулю. При детектировании фотона он посылает сигнал на схему обработки, и на дисплее возникает изображение, рассказывает Григорий Гольцман, главный научный сотрудник лаборатории Квантовые коммуникации Центра НТИ НИТУ МИСиС, основатель компании Сконтел.

Следующий будущий наш шаг из матрицы в 1000 пикселей получить изображение в 1 000 000 пикселей. Можно открывать по одному пикселю, как в старых телевизорах, но это будет очень медленно. Поэтому для дальнейшего масштабирования получившегося изображения, его пропускают через специальные паттерны.

Есть способ ускорить процесс открывать пиксели группами. Для этого применяются специальные трафареты. Открываете один паттерн, измеряете, сколько света попадает на детектор, дальше второй паттерн, и так далее, рассказывает Александр Корнеев, старший научный сотрудник лаборатории Квантовые коммуникации Центра НТИ НИТУ МИСиС.

Как отмечают, конечное устройство найдет свое применение в самых высокотехнологичных областях: при создании защищенных линий квантовой коммуникации, в том числе и спутниковых каналов связи, при проектировании квантового компьютера на фотонах, а также в диагностических медицинских приборах.