研究人员使用纳米晶体超晶格制造超荧光

一些材料在被激光或任何其他外部源激发时倾向于连续发光。这种机制称为荧光。然而，在许多量子系统中，自发发光的趋势要强得多。

当这样的系统被外部源激发时，它们的量子力学相位彼此同步，这导致比单个发射器组合的更强烈的输出（以光的形式）。这导致了明亮且超快的光发射，即超荧光。

然而，这只有在发射器满足特定要求时才会发生，例如，它们应该与光场具有高耦合强度、更大的相干时间和相同的发射能量。此外，他们必须能够在不受周围环境干扰的情况下相互充分互动。到目前为止，科学家们还没有能够通过使用数千种技术相关的物质来实现这一壮举。

最近，苏黎世联邦理工学院和 Empa 的研究人员使用长程有序纳米晶超晶格创造了这种效果。这将为量子计算、量子传感、量子加密通信以及LED照明的发展铺平道路。

参考：自然 | doi:10.1038/s41586-018-0683-0 |恩帕

为了按需获得超荧光，作者使用了由卤化铅钙钛矿制成的量子点。他们将钙钛矿量子点组织成 3D 超晶格，实现光（光子）的相干集体发射，从而产生超荧光。它是动态红移发射，辐射衰减加速超过 20 倍。

超晶格的微观视图（白光照明）|信用：Empa

对于相干耦合，量子点必须具有相同的尺寸、形状和成分。制造长程有序超晶格需要极其单分散的量子点解决方案。在过去几年中，此类解决方案得到了彻底改进。

作者说，通过仔细处理溶剂的蒸发，他们可以使用不同大小的均匀量子点产生超晶格。总的来说，它为纠缠多光子相的资源提供了基础——光子量子计算、量子成像和传感的缺失来源。

研究人员在接近 -267°C 的极低温度下进行了光学实验，这给出了超荧光的最终证据。他们发现光子在明亮的爆发中自发喷射——一种新型的量子光源。

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这些实验将帮助科学家进一步探索卤化铅钙钛矿的集体量子现象。由于这种独特类型材料的特性可以进一步增强，因此可以探索超越设计每个量子点的事物。

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