科學(xué)家實(shí)現(xiàn)最強(qiáng)聲子干涉效應(yīng) 推進(jìn)分子級(jí)傳感技術(shù)

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2025-08-14 10:43:30 中國科學(xué)院

科學(xué)家實(shí)現(xiàn)最強(qiáng)聲子干涉效應(yīng) 推進(jìn)分子級(jí)傳感技術(shù)！美國萊斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在碳化硅體系中實(shí)現(xiàn)了迄今為止最強(qiáng)的聲子干涉效應(yīng)，這一現(xiàn)象被稱為“Fano共振”。它由兩個(gè)頻率不同的聲子相互干涉產(chǎn)生，其強(qiáng)度比之前的研究結(jié)果高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這項(xiàng)技術(shù)基于聲子，在分子級(jí)傳感、能量采集、熱管理和量子計(jì)算等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

光、聲和原子振動(dòng)等波可以相互干涉，類似于池塘上的漣漪可以相互增強(qiáng)或抵消。在量子層面上，這種干涉現(xiàn)象為高精度傳感器提供動(dòng)力，并有望應(yīng)用于量子計(jì)算。此次研究展示了一種強(qiáng)烈的聲子干涉效應(yīng)，聲子作為材料結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)量子單元，能夠長時(shí)間保持波動(dòng)特性，被認(rèn)為在穩(wěn)定、高性能器件中具有巨大潛力。

新突破通過在碳化硅基底上構(gòu)建二維金屬界面實(shí)現(xiàn)。研究人員在石墨烯與碳化硅之間嵌入了幾層銀原子，形成了緊密結(jié)合的界面，顯著增強(qiáng)了碳化硅中不同振動(dòng)模式的干涉效應(yīng)，達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的水平。團(tuán)隊(duì)利用拉曼光譜法研究了聲子干涉，發(fā)現(xiàn)譜圖顯示出極為不對(duì)稱的線形，在某些情況下甚至出現(xiàn)了完全的“谷底”，形成了強(qiáng)烈干涉特有的反共振模式。通過對(duì)三種不同表面的碳化硅進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)每一種表面都對(duì)應(yīng)著獨(dú)特的拉曼光譜線形。

這種干涉靈敏度極高，可以檢測(cè)單個(gè)分子，無需化學(xué)標(biāo)簽，裝置簡(jiǎn)單且可擴(kuò)展，適用于量子傳感和新一代分子檢測(cè)。低溫實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，這一效應(yīng)完全由聲子相互作用引起，而非電子作用。這種“純聲子”量子干涉非常罕見，僅在特定的二維金屬/碳化硅體系中出現(xiàn)，而在常規(guī)塊體金屬中不存在，原因是原子級(jí)金屬層帶來的特殊躍遷路徑和表面結(jié)構(gòu)。

(責(zé)任編輯：0882)

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