stringtranslate.com

Поляритон

Закон дисперсии фононных поляритонов в GaP . Красные кривые — несвязанные фононные и фотонные законы дисперсии, черные кривые — результат связи (сверху вниз: верхний поляритон, LO-фонон, нижний поляритон).

В физике поляритоны / p ə ˈ l ær ɪ t ɒ n z , p oʊ -/ [1] представляют собой бозонные квазичастицы, возникающие в результате сильной связи электромагнитных волн (фотонов) с электрическим или магнитным диполем , несущим возбуждение (состояние) твердого или жидкого вещества (например, фононом , плазмоном или экситоном ). [ необходим пример ] Поляритоны описывают пересечение дисперсии света с любым взаимодействующим резонансом .

Они являются выражением отталкивания уровней ( квантового явления), также известного как принцип избегаемого пересечения . В этом смысле поляритоны можно рассматривать как новые нормальные моды данного материала или структуры, возникающие из сильной связи голых мод, которые являются фотоном и дипольным колебанием. Бозонные квазичастицы отличаются от поляронов ( фермионных квазичастиц), которые представляют собой электрон плюс прикрепленное фононное облако.

Поляритоны нарушают предел слабой связи, и связанные с ними фотоны не распространяются свободно в кристаллах. Вместо этого скорость распространения сильно зависит от частоты фотона .

Значительные экспериментальные результаты по различным аспектам экситон-поляритонов были получены в случае оксида меди(I) .

История

Колебания в ионизированных газах наблюдали Льюи Тонкс и Ирвинг Ленгмюр в 1929 году . [2] Поляритоны впервые были теоретически рассмотрены Кириллом Борисовичем Толпыго . [3] [4] В советской научной литературе их называли световыми экситонами. Это название предложил Соломон Исаакович Пекар , но был принят термин поляритон, предложенный Джоном Хопфилдом .

Связанные состояния электромагнитных волн и фононов в ионных кристаллах и их дисперсионное соотношение, ныне известное как фононные поляритоны, были получены Кириллом Толпыго в 1950 году [3] [4] и независимо Хуан Кунем в 1951 году [5] [6]. Коллективные взаимодействия были опубликованы Дэвидом Пайнсом и Дэвидом Бомом в 1952 году, а плазмоны были описаны в серебре Гербертом Фрёлихом и Х. Пельцером в 1955 году.

RH Ritchie предсказал поверхностные плазмоны в 1957 году, затем Ritchie и HB Eldridge опубликовали эксперименты и предсказания испускаемых фотонов из облученной металлической фольги в 1962 году. Отто впервые опубликовал работу о поверхностных плазмон-поляритонах в 1968 году. [7] Сверхтекучесть поляритонов при комнатной температуре наблюдалась в 2016 году Джованни Лерарио и др. в Институте нанотехнологий CNR NANOTEC с использованием органической микрополости, поддерживающей стабильные экситон-поляритоны Френкеля при комнатной температуре. [8]

В 2018 году ученые сообщили об открытии новой трехфотонной формы света , которая может включать поляритоны и может быть полезна в квантовых компьютерах . [9] [10]

В 2024 году исследователи сообщили о сверхсильной связи слоя PEPI в микрополости Фабри-Перо, состоящей из двух частично отражающих зеркал. Слой PEPI представляет собой двумерный перовскит, изготовленный из (PEA)2PbI4 (фенэтиламмоний свинца иодида ). Размещение слоя PEPI в микрополости Фабри-Перо формирует поляритоны и позволяет контролировать аннигиляцию экситон-экситон, увеличивая эффективность солнечной батареи и интенсивность ED. [11]

Типы

Поляритон — это результат объединения фотона с полярным возбуждением в материале. Ниже приведены типы поляритонов:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Polariton". Lexico UK English Dictionary . Oxford University Press . Архивировано из оригинала 2021-01-17.
  2. ^ Тонкс, Льюи; Ленгмюр, Ирвинг (1929-02-01). «Колебания в ионизированных газах». Physical Review . 33 (2): 195–210. Bibcode :1929PhRv...33..195T. doi :10.1103/PhysRev.33.195. PMC 1085653 . 
  3. ^ ab Толпыго, КБ (1950). "Физические свойства решетки каменной соли, составленной из деформируемых ионов". Журнал экспериментальной и теоретической физики (J. Exp. Theor. Phys.) . 20 (6): 497–509, на русском языке.
  4. ^ ab KB Tolpygo, "Physical properties of a rock salt crystal made up of deformable ions", Zh. Eks.Teor. Fiz . vol. 20, No. 6, pp. 497–509 (1950), перевод на английский язык: Ukrainian Journal of Physics , vol. 53, special issue (2008); "Archived copy" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-12-08 . Получено 2015-10-15 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  5. ^ Хуан, Кун (1951). «Колебания решетки и оптические волны в ионных кристаллах». Nature . 167 (4254): 779–780. Bibcode :1951Natur.167..779H. doi :10.1038/167779b0. S2CID  30926099.
  6. ^ Хуан, Кун (1951). «О взаимодействии между полем излучения и ионными кристаллами». Труды Лондонского королевского общества . A. 208 (1094): 352–365. Bibcode :1951RSPSA.208..352H. doi :10.1098/rspa.1951.0166. S2CID  97746500.
  7. ^ Отто, А. (1968). «Возбуждение нерадиационных поверхностных плазменных волн в серебре методом нарушенного полного отражения». Z. Phys . 216 (4): 398–410. Bibcode :1968ZPhy..216..398O. doi :10.1007/BF01391532. S2CID  119934323.
  8. ^ Лерарио, Джованни; Фьерамоска, Антонио; Барачати, Фабио; Балларини, Дарио; Даскалакис, Константинос С.; Доминичи, Лоренцо; Де Джорджи, Милена; Майер, Стефан А.; Джильи, Джузеппе; Кена-Коэн, Стефан; Санвитто, Даниэле (2017). «Сверхтекучесть при комнатной температуре в поляритонном конденсате». Физика природы . 13 (9): 837–841. arXiv : 1609.03153 . Бибкод : 2017NatPh..13..837L. дои : 10.1038/nphys4147. S2CID  119298251.
  9. ^ Хигнетт, Кэтрин (16 февраля 2018 г.). «Физика создает новую форму света, которая могла бы стать движущей силой революции квантовых вычислений». Newsweek . Получено 17 февраля 2018 г.
  10. ^ Лян, Ци-Ю и др. (16 февраля 2018 г.). «Наблюдение трехфотонных связанных состояний в квантовой нелинейной среде». Science . 359 (6377): 783–786. arXiv : 1709.01478 . Bibcode :2018Sci...359..783L. doi :10.1126/science.aao7293. PMC 6467536 . PMID  29449489. 
  11. ^ Догерти, Джастин (2024-08-09). «Вместе сильнее: соединение экситонов с поляритонами для улучшения солнечных элементов и светодиодов высокой интенсивности». CleanTechnica . Национальная лаборатория возобновляемой энергии Министерства энергетики США . Получено 2024-10-12 .
  12. ^ Фокс, Марк (2010). Оптические свойства твердых тел (2-е изд.). Oxford University Press . стр. 107. ISBN 978-0199573370.
  13. ^ Эрадат, Н.; и др. (2002). "Доказательства возбуждения браггоритона в опаловых фотонных кристаллах, пропитанных высокополяризующимися красителями". Appl. Phys. Lett . 80 (19): 3491. arXiv : cond-mat/0105205 ​​. Bibcode :2002ApPhL..80.3491E. doi :10.1063/1.1479197. S2CID  119077076.
  14. ^ Юэнь-Чжоу, Джоэл; Сайкин, Семён К.; Чжу, Тони; Онбасли, Мехмет К.; Росс, Кэролайн А.; Булович, Владимир; Балдо, Марк А. (2016-06-09). "Точки Дирака плекситона и топологические режимы". Nature Communications . 7 : 11783. arXiv : 1509.03687 . Bibcode :2016NatCo...711783Y. doi :10.1038/ncomms11783. ISSN  2041-1723. PMC 4906226 . PMID  27278258. 
  15. ^ Каух, А.; и др. (2020). "Общие оптические возбуждения коррелированных систем: пи-тоны". Phys. Rev. Lett . 124 (4): 047401. arXiv : 1902.09342 . Bibcode : 2020PhRvL.124d7401K. doi : 10.1103/PhysRevLett.124.047401. PMID  32058776. S2CID  119215630.
  16. ^ Клингширн, Клаус Ф. (6 июля 2012 г.). Оптика полупроводников (4-е изд.). Спрингер. п. 105. ИСБН 978-364228362-8.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки