ရှာဖွေတွေ့ရှိပြီးနောက် ရာစုနှစ်တစ်ခုတွင် လူသားများသည် excitons ၏ အီလက်ထရွန်ပတ်လမ်းကို ပထမဆုံးအကြိမ် ဖမ်းယူနိုင်ခဲ့သည်။

Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) မှ သုတေသီများသည် tungsten diselenide အလွှာတစ်ခုတွင် excitons မှ ထုတ်လွှတ်သော photoelectrons များ၏ အရှိန်အဟုန် ပျံ့နှံ့မှုကို တိုင်းတာခဲ့ပြီး excitons အတွင်းရှိ အမှုန်များ အတွင်းပတ်လမ်းများ သို့မဟုတ် spatial ဖြန့်ကျက်မှုကို ပြသသည့် ဓါတ်ပုံများကို ဖမ်းယူရရှိခဲ့ပါသည်။ လွန်ခဲ့သည့် ရာစုနှစ်တစ်ခုနီးပါးက exciton ကို ရှာဖွေတွေ့ရှိပြီးနောက် သိပ္ပံပညာရှင်များ မအောင်မြင်ခဲ့သော ပန်းတိုင်တစ်ခုဖြစ်သည်။

Excitons သည် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင်တွေ့ရသည့် စိတ်လှုပ်ရှားဖွယ်အခြေအနေဖြစ်သည်- ဤပစ္စည်းအမျိုးအစားသည် ဆိုလာဆဲလ်များ၊ LED များ၊ လေဆာများနှင့် စမတ်ဖုန်းများကဲ့သို့သော ခေတ်မီနည်းပညာဆိုင်ရာစက်ပစ္စည်းများအတွက် သော့ချက်ဖြစ်သည်။

"Excitons များသည် အလွန်ထူးခြားပြီး စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းသော အမှုန်များဖြစ်သည်၊ ၎င်းတို့သည် အီလက်ထရွန်ကဲ့သို့ အခြားသော အမှုန်များနှင့် အလွန်ကွာခြားသော ပစ္စည်းများတွင် ပြုမူနေထိုင်ကြောင်း ဆိုလိုပါသည်။ ၎င်းတို့၏ တည်ရှိမှုသည် အရာဝတ္ထုများ အလင်းသို့ တုံ့ပြန်ပုံကို အမှန်တကယ် ပြောင်းလဲစေနိုင်သည်" ဟု ဘုံက ဒေါက်တာ မိုက်ကယ်မန်း၊ OIST ၏ Femtosecond Spectroscopy Group တွင် ပထမဆုံး စာရေးဆရာနှင့် သိပ္ပံပညာရှင်။ "ဒီအလုပ်က excitons တွေရဲ့ သဘောသဘာဝကို အပြည့်အ၀ နားလည်ဖို့ ပိုနီးစပ်လာစေပါတယ်။"

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် ဖိုတွန်ကို စုပ်ယူသောအခါတွင် Excitons များသည် စွမ်းအင်နည်းသော အဆင့်မှ မြင့်မားသော စွမ်းအင်အဆင့်သို့ ခုန်တက်သွားအောင် ဖြစ်ပေါ်လာသည်။ ၎င်းသည် holes ဟုခေါ်သော စွမ်းအင်အဆင့်နိမ့်များတွင် အပြုသဘောဆောင်သည့် လစ်လပ်နေရာများကို ထားပေးသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက် အားသွင်းထားသော အီလက်ထရွန်များနှင့် အပေါက်များသည် တစ်ယောက်ကိုတစ်ယောက် ဆွဲဆောင်ကာ၊ ၎င်းတို့သည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု လှည့်ပတ်လာကာ exciton များကို ဖန်တီးပေးသည်။

Excitons များသည် semiconductors များတွင် အရေးပါသော်လည်း ယခုအချိန်အထိ သိပ္ပံပညာရှင်များသည် ၎င်းတို့ကို အကန့်အသတ်ဖြင့်သာ ရှာဖွေပြီး တိုင်းတာနိုင်သည်။ ပြဿနာတစ်ခုမှာ ၎င်းတို့၏ မခိုင်မြဲမှုတွင် တည်ရှိသည်- ၎င်းသည် exciton များကို လွတ်လပ်သော အီလက်ထရွန်များနှင့် အပေါက်များအဖြစ်သို့ ဖြိုခွဲရန် စွမ်းအင်အနည်းငယ်သာ လိုအပ်သည်။ ထို့အပြင်၊ ၎င်းတို့သည် သဘာဝတွင် တခဏချင်း ရွေ့လျားနေပြီး အချို့သော ပစ္စည်းများတွင် exciton များသည် ၎င်းတို့ကို ဖွဲ့စည်းပြီးနောက် ထောင်ဂဏန်းအနည်းငယ်အတွင်း ငြိမ်းသွားမည်ဖြစ်ပြီး ထိုအချိန်တွင် စိတ်လှုပ်ရှားနေသော အီလက်ထရွန်များသည် အပေါက်ထဲသို့ ပြန်ကျသွားမည်ဖြစ်သည်။

OIST ၏ femtosecond spectroscopy အဖွဲ့၏ အကြီးတန်းစာရေးဆရာနှင့် ပါမောက္ခ Keshav Dani မှ "သိပ္ပံပညာရှင်များသည် လွန်ခဲ့သောနှစ်ပေါင်း 90 ခန့်က excitons ကို ပထမဆုံးတွေ့ရှိခဲ့သည်" ဟု ပြောကြားခဲ့သည်။ "ဒါပေမယ့် မကြာသေးခင်အချိန်အထိ လူတွေဟာ excitons တွေရဲ့ optical လက္ခဏာတွေပဲ ရှိတယ်၊ ဥပမာ၊ exciton တွေ ပျောက်သွားတဲ့အခါ ထုတ်လွှတ်တဲ့ အလင်းတန်းတွေပါပဲ။ သူတို့ရဲ့ အရှိန်နဲ့ အီလက်ထရွန်တွေနဲ့ အပေါက်တွေ တစ်ခုနဲ့တစ်ခု အလုပ်လုပ်ပုံ၊ သူတို့ရဲ့ ဂုဏ်သတ္တိတွေရဲ့ အခြားရှုထောင့်တွေ၊ သီအိုရီအရ ဖော်ပြခြင်းမှ ဆင်းသက်လာသည်။"

သို့သော်လည်း 2020 ခုနှစ် ဒီဇင်ဘာလတွင် OIST Femtosecond Spectroscopy Group မှ သိပ္ပံပညာရှင်များသည် excitons အတွင်းရှိ အီလက်ထရွန်များ၏ အရှိန်ကို တိုင်းတာခြင်းအတွက် တော်လှန်သောနည်းပညာကို ဖော်ပြသည့် Science ဂျာနယ်တွင် စာတမ်းတစ်စောင် ထုတ်ပြန်ခဲ့သည်။ ယခု ဧပြီလ 21 ရက်ထုတ် "Science Advances" တွင် အဖွဲ့သည် excitons အတွင်းရှိ အပေါက်များတစ်ဝိုက်ရှိ အီလက်ထရွန်များ ပျံ့နှံ့မှုကို ပြသသည့် ပထမဆုံး အကြိမ်အဖြစ် ရိုက်ကူးရန် ဤနည်းပညာကို အသုံးပြုခဲ့သည်။

သုတေသီများသည် မကြာသေးမီက ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သော အက်တမ်အနည်းငယ်သာထူပြီး ပိုမိုအားကောင်းသည့် excitons များပါရှိသော နှစ်ဖက်မြင် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအမျိုးအစားသို့ လေဆာပဲမျိုးစုံကို ပေးပို့ခြင်းဖြင့် သုတေသီများသည် excitons ကို ပထမဆုံးထုတ်လုပ်ခဲ့သည်။ excitons များဖွဲ့စည်းပြီးနောက်၊ သုတေသနအဖွဲ့သည် excitons များကိုပြိုကွဲစေပြီး အီလက်ထရွန်များကို အီလက်ထရွန်အဏုစကုပ်ရှိ လစ်လပ်အာကာသထဲသို့ တိုက်ရိုက်ထုတ်ပစ်ရန် အလွန်မြင့်မားသောစွမ်းအင်ဖိုတွန်ပါသည့် လေဆာရောင်ခြည်ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ အီလက်ထရွန် အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းသည် အရာဝတ္ထုမှ ပျံသန်းလာစဉ် အီလက်ထရွန်များ၏ ထောင့်နှင့် စွမ်းအင်ကို တိုင်းတာသည်။ ဤအချက်အလက်များအရ၊ သိပ္ပံပညာရှင်များသည် excitons အတွင်းရှိ အပေါက်များနှင့် အီလက်ထရွန်များ ပေါင်းစပ်သောအခါ ကနဦးအရှိန်ကို ဆုံးဖြတ်နိုင်သည်။

"ဒီနည်းပညာမှာ စွမ်းအင်မြင့် ရူပဗေဒမှာ collider နဲ့ တူညီတဲ့အချက်အချို့ရှိပါတယ်။ ဆောင့်ကန်မှုမှာ အမှုန်အမွှားတွေကို အားကောင်းတဲ့ စွမ်းအင်နဲ့ ဖြိုခွဲပြီး ကွဲထွက်သွားပါတယ်။ collision Trajectory မှာ သေးငယ်တဲ့ အတွင်းပိုင်းအမှုန်တွေကို တိုင်းတာခြင်းအားဖြင့် သိပ္ပံပညာရှင်တွေက စတင် အပိုင်းပိုင်းဖြတ်နိုင်ပါတယ်။ မူလ ပြီးပြည့်စုံသော အမှုန်အမွှား၏ အတွင်းပိုင်း ဖွဲ့စည်းပုံကို ပေါင်းစပ်ထား သည်” ဟု ပါမောက္ခ Dani က ဆိုသည်။ "ဒီမှာ၊ အလားတူတစ်ခုခုကို လုပ်နေပါတယ်၊ excitons တွေကို ဖြိုခွဲဖို့၊ အတွင်းမှာရှိတဲ့ အရာတွေကို ဖော်ပြဖို့ အီလက်ထရွန်တွေရဲ့ လမ်းကြောင်းတွေကို တိုင်းတာဖို့ အစွန်းရောက် ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည် ဖိုတွန်တွေကို အသုံးပြုနေပါတယ်။"

“ဒါက ရိုးရှင်းတဲ့ လုပ်ဆောင်ချက်တော့ မဟုတ်ပါဘူး” လို့ ပရော်ဖက်ဆာ Dani က ဆက်ပြောပါတယ်။ "excitons တွေကို အပူရှောင်ဖို့ နိမ့်တဲ့ အပူချိန်နဲ့ ပြင်းထန်မှု နည်းပါးတဲ့ နေရာမှာ တိုင်းတာမှုကို အလွန်ဂရုတစိုက် လုပ်ဆောင်ရပါမယ်။ ပုံတစ်ပုံရဖို့ ရက်အနည်းငယ် အချိန်ယူခဲ့ရပါတယ်။ နောက်ဆုံးမှာတော့ အဖွဲ့ဟာ excitons တွေရဲ့ wave function ကို အောင်မြင်စွာ တိုင်းတာခဲ့ပြီး၊ အီလက်ထရွန်သည် အပေါက်တစ်ဝိုက်တွင် ရှိနေနိုင်ဖွယ်ရှိသည်။

"ဒီလုပ်ငန်းက ဒီနယ်ပယ်မှာ အရေးကြီးတဲ့ တိုးတက်မှုတစ်ခုပါ" ဟု လေ့လာမှု၏ ပထမဆုံးစာရေးသူနှင့် OIST Femtosecond Spectroscopy Group မှ သိပ္ပံပညာရှင် ဒေါက်တာ Julien Madeo က ပြောကြားခဲ့သည်။ "အမှုန်များ၏ အတွင်းပတ်လမ်းကြောင်းများကို အမြင်အာရုံဖြင့် မြင်နိုင်စွမ်း၊ ၎င်းတို့သည် ပိုကြီးသော ပေါင်းစပ်အမှုန်များကို ဖွဲ့စည်းထားသောကြောင့်၊ ၎င်းတို့သည် ကျွန်ုပ်တို့အား နားလည်နိုင်၊ တိုင်းတာရန်နှင့် နောက်ဆုံးတွင် ပေါင်းစပ်အမှုန်များကို မထင်မှတ်ဘဲ ထိန်းချုပ်နိုင်စေပါသည်။ ၎င်းသည် ဤသဘောတရားများကို အခြေခံ၍ အသစ်များကို ဖန်တီးနိုင်စေပါသည်။ ကွမ်တမ် အခြေအနေနှင့်နည်းပညာ။"