Revelación de nuevos estados en materiales 2D
Los investigadores han destacado y cuantificado un triple acoplamiento entre excitones, fotones y fonones en una microcavidad con materiales bidimensionales incrustados
Los materiales bidimensionales (2D) atómicamente delgados pueden proporcionar propiedades excitónicas muy interesantes, que los convierten en una plataforma atractiva para explorar la física polaritónica.
Acoplamiento de fonón (verde), excitón (rosa) y fotón de una microcavidad (rojo) en un material 2D.
Donghai Li, Universität Würzburg
En la literatura, se han estudiado experimentalmente diversos sistemas inorgánicos de excitones-polaritones y se han descrito teóricamente utilizando el modelo ampliamente aceptado de dos osciladores acoplados, en el que sólo se considera el acoplamiento entre los excitones y los fotones de la cavidad.
Ahora, Donghai Li y un grupo de investigadores de la Julius-Maximilians-Universität (JMU) de Würzburg, en Baviera (Alemania), han descubierto que la colocación de semiconductores 2D en microcavidades puede dar lugar a una fuerte interacción no sólo entre los excitones y los fotones de la cavidad, sino también con los fonones. El equipo cree que sus resultados podrían cambiar el paradigma de la física de los excitones-polaritones en los materiales 2D al destacar y cuantificar el papel de los fonones en ellos.
Método novedoso con una resolución temporal de 20 femtosegundos
El equipo ha desarrollado un novedoso método de microespectroscopia 2D coherente, que proporciona resolución espectral tanto para los pasos de excitación como de detección en combinación con una resolución espacial microscópica y una resolución temporal de 20 femtosegundos.
Con esta técnica, se puede mapear un rico espectro de excitaciones de múltiples picos, que hasta ahora era inaccesible para los experimentos de fotoluminiscencia lineal.
La comparación con un nuevo modelo vibrónico de polaritones, que tiene en cuenta no sólo el grado de libertad de los excitones y fotones, sino también el de los fonones, revela múltiples ramas de polaritones inducidas por la hibridación excitón-fotón-fontón.
Esto supone el descubrimiento de estados brillantes no observados anteriormente en microcavidades con materiales 2D incrustados. Los investigadores de la JMU esperan que el descubrimiento sea importante para los intentos en curso de realizar la condensación de Bose-Einstein a temperatura ambiente y el láser de polaritones en estos sistemas.
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