科学家在室温下制造出量子谐振子

圣大学领导的研究人员在室温下制造了一种量子谐振子——一种可以控制量子粒子位置和能量的结构，未来可用于开发包括 OLED 和微型激光器在内的新技术安德鲁斯。

这项研究是与新加坡南洋理工大学的科学家合作进行的，最近发表在《自然通讯》上，它使用有机半导体来产生极化子，即使在室温下也能显示出量子态。

极化子是光和物质的量子混合物，它是通过将半导体材料中的激发与光子(形成光的基本粒子)结合而制成的。为了制造极化激元，研究人员将光捕获在一层薄薄的有机半导体(用于 OLED 智能手机显示屏的发光材料)中，该薄层比一根头发丝薄 100 倍，夹在两个高反射镜之间。

极化子，就像空气中的水分一样，可以凝结并形成一种液体。研究人员将这种量子液体集中在激光束模式中以控制其特性。这使得流体以一系列类似于小提琴弦振动的谐波频率振荡。这些量化振动状态的形状与“量子谐振子”的形状相匹配。

项目负责人之一、圣安德鲁斯大学物理与天文学院的 Hamid Ohadi 博士说：“这是我们在量子物理课程中与学生一起研究的教科书问题，即量子谐振子。我们曾经认为需要复杂的冷却方法才能看到这些振荡器。我们发现这种基本物理现象在室温下也可以看到。”

他的同事 Graham Turnbull 教授补充说：“通过研究这种量子振荡器，我们正在学习如何控制极化子的位置和运动。未来，我们希望利用这些知识开发用于环境传感的新量子技术或新型 OLED和微型激光器。”

Ifor Samuel 教授也是圣安德鲁斯项目团队的一员，他说：“这项研究最引人注目的方面之一是我们在一个地方激发了样本，但在另一个地方看到了(极化子)激射，这表明量子混合物或者光和物质可以传播宏观距离。这不仅对激光有用，对太阳能电池也有用。”