新方法讓光子和電子動量相匹配

科技日報北京6月7日電 （記者劉霞）美國麻省理工學院和以色列理工學院的科學家近日宣布，他們合作設計出一種新方法，讓光子的動量與電子的動量相匹配，從而增強光和物質的相互作用。最新研究有望催生更高效的太陽能電池、新型激光器以及發光二極體（LED）等設備。

研究人員解釋稱，一般而言，電子的動量比光粒子（光子）的動量大幾個數量級，由於動量之間的巨大差異，這些粒子間的相互作用一般比較弱，讓其動量「門當戶對」可以更好地對其相互作用進行控制，從而使一些基於這些過程的基礎研究以及新應用成為可能。要想做到這一點，其中的一種方法是：大幅縮短光的波長，從而增加單個光子的動量，使其更接近電子的動量。

發表在最新出版的《自然·光子學》雜誌上的論文稱，研究人員證明，讓光穿過一種覆蓋一層石墨烯的多層薄膜材料，將光的波長縮短1000倍。而且，由砷化鎵和砷化銦鎵組成的多層薄膜材料能以高度可控的方式改變通過它的光子的行為。

雖然最新研究目前仍處於初期和理論階段，但研究人員表示，這種方法有望催生能吸收更寬範圍波長光的新型太陽能電池以及更高效的激光器和發光二極體等發光器件。而且，相同的原則應該可以應用於硅基器件，使其獲得許多目前未知的新功能。

研究負責人、以色列理工學院的亞尼夫·庫曼指出，儘管作為現今電子設備的基礎元件，硅的重要性不可言喻，但在涉及光的應用——比如LED和太陽能電池等方面，其表現就差強人意。改善光與硅等重要電子材料的相互作用，是將光子學設備（基於光波操縱）與電子半導體晶元集成的重要里程碑。

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