【前沿科技】我国电泵单光子发射研究达到国际先进水平

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近期，中国科学技术大学单分子科学团队的董振超研究小组，通过发展与扫描隧道显微镜相结合的单光子检测技术和分子光电特性调控手段，在国际上首次清晰地展示了空间位置和形貌确定的单个分子在电激励下的单光子发射行为及其单光子源阵列。国际权威学术期刊《自然·通讯》日前发表了这项成果。

单光子源研究是量子信息领域的核心内容之一，清晰可控的高密度单光子源阵列更是构建量子芯片器件和量子网络的关键。但受实验技术和荧光淬灭效应的制约，基于单个孤立分子的电泵单光子发射行为一直未能得到清晰明确的展示。

中科大单分子科学团队经过长期探索，通过巧妙调控隧道结纳腔等离激元的宽频、局域与增强特性，拓展了测量极限。他们优化了荧光分子与脱耦合层材料的选择与构造，成功获得了来自氯化钠脱耦合层表面上的单个孤立酞菁分子的电致分子荧光。发现电泵单分子发光表现出明显的光子反聚束效应，所测量到的二阶相关函数在零延迟时的数值均小于0.5，单光子发射的纯净度指标最好可以小到0.09，达到电泵单光子发射的国际先进水平。

在此基础上，他们构筑了二维3×3分子阵列，测量发现所有分子均表现出近乎全同的单光子发射特性，实现了高密度单光子源阵列的构造和展示。这些成果不仅为在纳米尺度研究金属附近分子的光物理现象提供了新手段，也为研发面向光电集成量子技术的电泵单分子单光子源提供了新思路。