光子和电子动量有望“门当户对” 可助研发更高效太阳能电池与激光器

新华社北京6月5日电(记者刘霞)美国麻省理工学院和以色列理工学院的科学家4日宣布，他们共同设计了一种新方法，将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。他们说，最新的研究有望导致更高效的设备，如太阳能电池、新型激光器和发光二极管。

研究人员解释说，一般来说，电子的动量比光粒子(光子)的动量大几个数量级。由于动量的巨大差异，这些粒子之间的相互作用通常很弱，从而允许它们的动量“匹配”以更好地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应用成为可能。一种方法是显著缩短光的波长，从而增加单个光子的动量，使它们更接近电子的动量。

在最新一期《自然光子学》上发表的一篇论文中，研究人员表示，他们已经证明，通过让光穿过一层覆盖着石墨烯的多层薄膜材料，光的波长可以缩短1000倍。此外，由砷化镓和砷化镓铟组成的多层材料可以以高度可控的方式改变穿过它的光子的行为。

尽管最新的研究仍处于初始和理论阶段，研究人员表示，这种方法有望产生新的太阳能电池，能够吸收更宽波长范围的光，以及更高效的发光器件，如激光器和发光二极管。此外，尽管最新的研究没有使用硅，但将同样的原理应用于硅基器件并获得许多目前未知的新功能应该是可能的。

以色列技术研究所所长、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成部分具有不可言喻的重要性，但它在发光二极管和太阳能电池等照明应用中的性能却不尽如人意。改善光与硅等重要电子材料之间的相互作用是将光子器件(基于光波操纵)与电子半导体芯片集成的一个重要里程碑。