光动量将纯硅从间接带隙半导体转变为直接带隙半导体

加州大学欧文分校主导的研究表明，材料的光学特性可以得到显著增强——不是通过改变材料本身，而是通过赋予光新的特性。

研究人员证明，通过纵入射光子的动量，他们可以从根本上改变光与物质的相互作用。他们的发现中一个引人注目的例子是，纯硅(一种广泛使用且必不可少的半导体)的光学特性可以提高惊人的四个数量级。

这项突破有望彻底改变太阳能转换和光电子学。这项研究是与喀山联邦大学和特拉维夫大学合作进行的，被刊登在《A Nano》9 月刊的封面故事中。

“在这项研究中，我们挑战了光与物质相互作用完全由材料决定的传统观念，”资深作者兼化学副教授 Dmitry Fishman 说道。“通过赋予光新的属性，我们可以从根本上重塑它与物质的相互作用方式。

“因此，现有的或光学上&luo;未被充分重视&ruo;的材料可以实现我们从未想过的功能。这就像挥动魔杖一样——我们无需设计新材料，只需通过修改入射光即可增强现有材料的性能。”

“这种光子现象直接源于海森堡不确定性原理，”论文合著者、化学教授埃里克·波特玛 (Eric Potma) 说道。“当光被限制在小于几纳米的尺度上时，其动量分布会变宽。动量增加如此显著，以至于超过了自由空间光子的动量一千倍，使其与材料中的电子动量相当。”

著名化学教授 Ara Apkarian 对此进行了阐述，他说：“这种现象从根本上改变了光与物质的相互作用方式。传统上，教科书会教我们垂直光学跃迁，即材料吸收光，光子只改变电子的能量状态。

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