中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)單分子科學(xué)團(tuán)隊(duì)的董振超研究小組，通過(guò)發(fā)展與掃描隧道顯微鏡相結(jié)合的單光子檢測(cè)技術(shù)和分子光電特性調(diào)控手段，在國(guó)際上首次清晰地展示了空間位置和形貌確定的單個(gè)分子在電激勵(lì)下的單光子發(fā)射行為及其單光子源陣列。國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》日前發(fā)表了這項(xiàng)成果。

單光子源研究是量子信息領(lǐng)域的核心內(nèi)容之一，清晰可控的高密度單光子源陣列更是構(gòu)建量子芯片器件和量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。但受實(shí)驗(yàn)技術(shù)和熒光淬滅效應(yīng)的制約，基于單個(gè)孤立分子的電泵單光子發(fā)射行為一直未能得到清晰明確的展示。

中科大單分子科學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期探索，通過(guò)巧妙調(diào)控隧道結(jié)納腔等離激元的寬頻、局域與增強(qiáng)特性，拓展了測(cè)量極限。他們優(yōu)化了熒光分子與脫耦合層材料的選擇與構(gòu)造，成功獲得了來(lái)自氯化鈉脫耦合層表面上的單個(gè)孤立酞菁分子的電致分子熒光。

發(fā)現(xiàn)電泵單分子發(fā)光表現(xiàn)出明顯的光子反聚束效應(yīng)，所測(cè)量到的二階相關(guān)函數(shù)在零延遲時(shí)的數(shù)值均小于0.5，單光子發(fā)射的純凈度指標(biāo)最好可以小到0.09，達(dá)到電泵單光子發(fā)射的國(guó)際先進(jìn)水平。

在此基礎(chǔ)上，他們構(gòu)筑了二維3×3分子陣列，測(cè)量發(fā)現(xiàn)所有分子均表現(xiàn)出近乎全同的單光子發(fā)射特性，實(shí)現(xiàn)了高密度單光子源陣列的構(gòu)造和展示。這些成果不僅為在納米尺度研究金屬附近分子的光物理現(xiàn)象提供了新手段，也為研發(fā)面向光電集成量子技術(shù)的電泵單分子單光子源提供了新思路。