Un equipo internacional ha informado en Naturaleza la primera observación de polaritones fantasma, que son una nueva forma de ondas superficiales que transportan luz a nanoescala fuertemente acoplada con oscilaciones de materiales y con propiedades de propagación altamente colimadas. El equipo de investigación observó estos fenómenos sobre un material común, la calcita, y mostró cómoLos polaritones fantasma pueden facilitar un control superior de la nano-luz infrarroja para detección, procesamiento de señales, recolección de energía y otras tecnologías.
En los últimos años, la nanofotónica en frecuencias de infrarrojos y terahercios se ha vuelto importante para tecnologías altamente sensibles, ultracompactas y de bajas pérdidas para diagnóstico biomolecular y químico, sensores, comunicaciones y otras aplicaciones. Plataformas de nanomateriales que pueden facilitar interacciones mejoradas entre luz y materiaa estas frecuencias se han vuelto esenciales para estas tecnologías. Trabajos recientes han estado utilizando materiales de van der Waals de baja dimensión, como grafeno, nitruro de boro hexagonal y trióxido de molibdeno en fase alfa α-MoO 3 , Nature 2018, debido a su respuesta altamente exótica a la luz confinada a nanoescala.Sin embargo, estos nanomateriales emergentes requieren técnicas de nanofabricación exigentes, lo que dificulta las tecnologías nanofotónicas a gran escala.
escribiendo Naturaleza el 18 de agosto de 2021, un equipo internacional altamente colaborativo dirigido por científicos del Centro de Investigación Científica Avanzada de la Universidad de la Ciudad de Nueva York en el Centro de Graduados, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong HUST, la Universidad Nacional de Singapur NUS y la Universidad NacionalEl Centro de Nanociencia y Tecnología NCNST ha informado que la calcita, un cristal a granel bien conocido que se usa comúnmente en otras tecnologías, puede soportar naturalmente polaritones fantasma.
El equipo exploró las interacciones de la luz con la calcita y encontró respuestas de polaritón de fonón infrarrojo inesperadas. Demostraron que la calcita, que se puede pulir fácilmente, puede soportar ondas superficiales de polaritón fantasma que presentan un momento complejo fuera del plano totalmente diferente de cualquier superficie observada.polariton hasta la fecha.
"La polaritónica es la ciencia y la tecnología de explotar las interacciones fuertes de la luz con la materia, y ha revolucionado las ciencias ópticas en los últimos años", dijo Andrea Alù, profesora de Física Einstein en el Centro de Graduados y directora fundadora de la Iniciativa Fotónica.en el Centro de Investigación Científica Avanzada en el Centro de Graduados de CUNY. "Nuestro descubrimiento es el último ejemplo de la ciencia emocionante y la física sorprendente que puede surgir de la exploración de polaritones en materiales convencionales como la calcita".
"Usamos microscopía óptica de campo cercano de barrido de tipo dispersión s-SNOM para sondear estos polaritones fantasma", dijo el primer autor Weiliang Ma, candidato a doctorado en HUST.propagación de nano-luz de hasta 20 micrómetros, una distancia récord para las ondas de polariton a temperatura ambiente ".
"Nos ha emocionado encontrar una nueva solución de las ecuaciones de Maxwell con un impulso complejo fuera del plano. Y lo que es más emocionante, hemos podido observarlo en un cristal muy común", dice Guangwei Hu, co-primer autor, becario postdoctoral de NUS y visitante de largo plazo en CUNY.
"Este tipo de polaritones se puede sintonizar a través de su eje óptico, introduciendo una nueva forma de manipulación de polaritones, dijo Cheng-Wei Qiu, profesor de la cátedra Dean en NUS." Creemos que nuestros hallazgos estimularán la exploración de varios cristales ópticos para nanoescalamanipulación de la luz. "
Los profesores Debo Hu y Qing Dai de NCNS y Runkun Chen, Ph.D. y el profesor Xinliang Zhang de HUST también han contribuido significativamente a este trabajo.
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Materiales proporcionado por Centro de Investigación Científica Avanzada, GC / CUNY . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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