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新方法让光子和电子动量相匹配

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近日,美国麻省理工学院和以色列理工学院的科学家宣布,他们设计出一种新方法,可以使光子的动量与电子的动量相匹配,从而增强光和物质的相互作用。

一般而言,电子的动量比光粒子(光子)的动量大几个数量级,由于动量之间的巨大差异,这些粒子间的相互作用一般比较弱,让其动量“门当户对”可以更好地对其相互作用进行控制,从而使一些基于这些过程的基础研究以及新应用成为可能。要想做到这一点,其中的一种方法是:大幅缩短光的波长,从而增加单个光子的动量,使其更接近电子的动量。

此前有研究人员证明,让光穿过一种覆盖一层石墨烯的多层薄膜材料,将光的波长缩短1000倍。而且,由砷化镓和砷化铟镓组成的多层薄膜材料能以高度可控的方式改变通过它的光子的行为。

这项研究有望催生能吸收更宽范围波长光的新型太阳能电池、更高效的激光器以及发光二极管(LED)等设备。而且,相同的原则应该可以应用于硅基器件,使其获得许多目前未知的新功能。

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