Spins in Optically Active Quantum Dots pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Wiley-VCH

作者:Oliver Gywat

出品人:

页数:219

译者:

出版时间:2010-02-22

价格:USD 95.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783527408061

丛书系列:

图书标签:

量子点
自旋物理
光学活性
半导体
纳米材料
量子信息
光谱学
材料科学
固态物理
光学性质

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具体描述

Filling a gap in the literature, this up-to-date introduction to the field provides an overview of current experimental techniques, basic theoretical concepts, and sample fabrication methods.

Following an introduction, this monograph deals with optically active quantum dots and their integration into electro-optical devices, before looking at the theory of quantum confined states and quantum dots interacting with the radiation field. Final chapters cover spin-spin interaction in quantum dots as well as spin and charge states, showing how to use single spins for break-through quantum computation. A conclusion and outlook round off the volume.

The result is a primer providing the essential basic knowledge necessary for young researchers entering the field, as well as semiconductor and theoretical physicists, PhD students in physics and material sciences, electrical engineers and materials scientists.

《自旋的低语：光敏量子点的奥秘》引言：聚焦微观世界的奇妙舞步在量子世界的深邃海洋中，存在着一群以其独特的光学性质和电子自旋特性而闻名遐迩的微观实体——量子点。它们如同一颗颗璀璨的微小宝石，能够吸收和发射特定波长的光，并且其内部电子的自旋状态，如同一个个微小的磁针，指示着量子世界的内在规律。而当这些量子点被赋予“光学活性”这一属性时，它们便与偏振光产生了更为错综复杂且引人入胜的相互作用。本书《自旋的低语：光敏量子点的奥秘》并非直接阐述特定出版物的详细内容，而是致力于深入探索量子点自旋与光学活性之间相互作用的科学原理、潜在应用及其前沿研究方向，旨在为读者勾勒出这一迷人领域的全景图。第一章：量子点的基本概念与构成在深入探讨自旋与光学活性的互动之前，理解量子点的本质至关重要。本章将从量子点的定义出发，阐述其尺寸限制带来的量子限制效应，以及这一效应如何赋予它们独特的发光和吸收光谱。我们将探讨构成量子点的不同半导体材料（如CdSe、InP、CdS等）及其在不同尺寸下表现出的能级结构。此外，本章还将简要介绍量子点的合成方法，包括胶体量子点合成和分子束外延等，为后续理解其光学性质和自旋行为奠定基础。理解这些基本原理，有助于我们理解为何量子点能够成为操纵光与物质相互作用的理想平台。第二章：电子自旋：量子世界的基本属性电子自旋是量子力学中的一个基本概念，它描述了电子的一种内禀的角动量，尽管它并非真正意义上的旋转。本章将详细介绍电子自旋的概念，包括其量子数（自旋向上和自旋向下）以及自旋磁矩。我们将探讨自旋在原子和分子结构中的重要性，例如泡利不相容原理如何决定了电子的排布，以及电子自旋如何影响物质的磁性。在本章的最后，我们将目光转向量子点内部的电子自旋，解释在没有外场作用时，量子点内部电子自旋态的分布情况，以及如何通过某些机制来控制这些自旋状态。第三章：光学活性：光与物质的精妙舞蹈光学活性是物质与偏振光相互作用时表现出的一种现象，即物质能够使通过它的平面偏振光的偏振面发生旋转。本章将深入解析光学活性的来源，包括手性分子和某些晶体结构。我们将重点关注在量子点体系中，如何引入或产生光学活性。这可能涉及到量子点本身的材料选择、表面修饰，甚至是通过与其他具有光学活性物质的耦合。我们将介绍描述光学活性的关键参数，如旋光率，并探讨不同光学活性物质在偏振光传播过程中对光的行为影响。理解光学活性，是理解量子点如何与特定偏振光发生选择性相互作用的关键。第四章：自旋与光学活性的交织：量子点的特殊表现本章是本书的核心内容之一，将聚焦于量子点自旋与光学活性之间的协同作用。我们将深入探讨当具有光学活性的量子点与特定偏振光相互作用时，会发生哪些有趣的现象。例如，特定偏振光是否会选择性地激发或操纵量子点内部的特定自旋态？量子点的自旋极化如何影响其光学响应？反之，外部光的偏振态又如何反过来影响量子点内部的自旋状态？我们将介绍可能存在的相互作用机制，例如自旋轨道耦合、朗德g因子以及外加磁场和电场的影响。本章还将讨论如何通过实验手段来探测和调控这种复杂的相互作用，例如圆二色谱、非线性光学技术以及时间分辨光谱等。第五章：操纵与测量：实现量子自旋的光学控制本章将重点介绍实现对量子点自旋进行精确操纵和测量的技术手段。我们将探讨如何利用特定波长和偏振的激光脉冲，通过光学激发来制备或翻转量子点中的电子自旋态。同时，我们将介绍各种用于探测量子点自旋状态的实验技术，例如单分子荧光光谱、荧光寿命成像以及自旋极化测量等。我们将讨论如何通过调整入射光的偏振、强度和持续时间，以及量子点材料本身的性质，来达到对自旋态的精细控制。此外，本章还将简要提及在低温、真空等特殊实验条件下进行测量的重要性。第六章：潜在应用：开启量子技术的新纪元量子点自旋与光学活性的深刻理解，为众多新兴技术领域带来了巨大的潜力。本章将展望这些研究成果的潜在应用。首先，在量子信息处理领域，量子点可以作为量子比特（qubit）的载体，其自旋态可以编码信息，而光学活性则为信息的读出和操控提供了有效途径。其次，在光学传感方面，利用量子点对偏振光和自旋态的敏感性，可以开发出高精度的生物传感器、化学传感器或磁场传感器。此外，在新型光源方面，通过精确控制量子点的自旋和发光特性，可以实现高效、可调谐的单光子源或纠缠光子源。最后，在生物成像领域，具有光学活性和良好生物相容性的量子点，可以作为荧光探针，用于高分辨率的细胞和组织成像，同时其自旋特性也可能为新的成像模式提供可能。第七章：前沿研究与未来展望本章将聚焦于当前量子点自旋与光学活性研究的最前沿进展，并对未来的发展方向进行展望。我们将讨论当前研究中存在的挑战，例如如何提高自旋相干时间、如何实现高效的光学读取和写入自旋信息，以及如何在大规模集成化器件中实现稳定和可控的量子点性能。同时，本章还将探讨新兴的研究方向，例如将量子点与拓扑材料、二维材料或其他新型量子系统耦合，以期获得更强大的量子效应和更广泛的应用。最后，我们将展望这一领域未来的发展趋势，预测它可能如何深刻地改变信息技术、传感技术乃至我们对物质世界的理解。结论：微观世界的无限可能《自旋的低语：光敏量子点的奥秘》系列章节，旨在为读者呈现一个集物理原理、实验技术与应用前景于一体的完整图景。量子点自旋与光学活性的研究，是理解和驾驭微观世界基本规律的关键。随着科学技术的不断进步，我们有理由相信，对这一领域更深入的探索，将不断解锁新的科学发现，并催生出改变我们生活的革命性技术。