光子动量 新方法让光子和电子动量相匹配

麻省理工学院和以色列理工学院的科学家最近宣布，他们共同设计了一种新方法，使光子的动量与电子的动量相匹配，从而增强光与物质的相互作用。最新的研究预计将导致更高效的太阳能电池、新的激光器和发光二极管(LEDs)。

研究人员解释说，一般来说，电子的动量比光粒子(光子)大几个数量级。由于动量的巨大差异，这些粒子之间的相互作用一般比较弱，这样它们的动量可以更好的控制它们的相互作用，从而使得基于这些过程的一些基础研究和新的应用成为可能。一种方法是将光的波长大大缩短，从而增加单个光子的动量，使其更接近电子的动量。

根据最新的《自然光子学》杂志上发表的一篇论文，研究人员已经证明，通过让光穿过覆盖有石墨烯的多层薄膜材料，光的波长可以缩短1000倍。此外，由砷化镓和砷化铟镓组成的多层薄膜材料可以以高度可控的方式改变穿过它的光子的行为。

虽然最新的研究仍处于初始和理论阶段，但研究人员表示，这种方法有望产生新的太阳能电池，可以吸收更宽波长范围的光，并产生更高效的发光器件，如激光器和发光二极管。而且同样的原理应该也适用于硅基器件，目前可以获得很多未知的新功能。

以色列理工学院的研究负责人亚尼夫·满库指出，尽管硅作为当今电子设备的基本组件非常重要，但它在发光二极管和太阳能电池等涉及光的应用中的性能并不令人满意。改善光与硅等重要电子材料的相互作用，是光子学设备(基于光波操控)与电子半导体芯片集成的重要里程碑。(记者刘霞来源:科技日报)