Mit jelent az ultraerős csatolás?
Amikor a fény–anyag csatolás olyan erős, hogy az energiaátadás során a két rendszer szinte összeolvad, és új hibridállapotokat képez – ezeket nevezzük polaritonoknak. A kutatók a kollektív elektronrezgéseket, azaz a felszíni plazmonokat egy félvezető (InAs) aljzaton olyan frekvenciára hangolták, amely egybeesett a felette lévő poláris kristály (hexagonális bór-nitrid) atomrezgéseivel. Ez hozta létre azt a különleges állapotot, ahol a hibrid polariton energiája (frekvenciája) széles impulzustartományban szinte azonos marad – szemben az eddigi rendszerekkel, ahol a polaritonok csak egy szűk tartományban léteztek.
Kísérleti bizonyíték és alkalmazások
A csapat egy ultragyors pump–probe nano-FTIR-spektroszkópiai technikát alkalmazott, ahol lézervillanások gerjesztették a mobil elektronokat, majd egy második pulzus nanoszinten mérte a választ. A gerjesztés feltöltötte az InAs-t elektronokkal, így plazmonfrekvenciája összhangba került a hBN fononjaival – ez tette lehetővé a síksávú, ultraerős csatolást. Mindezt spektroszkópiai képalkotással vizualizálták, és elméleti modellezéssel is alátámasztották.
Az ultraerős csatolás ilyen széles impulzustartományban teljesen új utakat nyithat: egyrészt polaritonalapú kémiai folyamatokban, ahol a fény–anyag hibridállapotok szó szerint új energiatájat hozhatnak létre, másrészt a fény hatására átalakuló anyagszerkezetek világában, ami alapjaiban változtathatja meg a fizikai tulajdonságokat.
