Realização experimental de WS em massa2 Metasuperfícies BIC. aEsboço do processo experimental incluindo esfoliação de WS2nanopadronização via EBL e RIE e espectroscopia óptica de campo distante. bMicrografias de microscopia eletrônica de varredura de WS fabricados2 metasuperfícies com um fator de escala de S = 1,25 com diferentes parâmetros de assimetria Δeu0 e uma espessura uniforme de 80 nm. cespectros de transmissão de WS2 metasuperfícies (deslocadas para visibilidade) para diferentes Δeu0, mostrando a formação dos modos quase-BIC. Para mostrar os modos BIC desacoplados, as ressonâncias foram colocadas espectralmente separadas do WS2 exciton. dRessonância Q fatores extraídos dos espectros no painel c mostrando um máximo Q fator de 374. Crédito: Materiais da Natureza(2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01580-7
A interação de luz e matéria em nanoescala é um aspecto vital da nanofotônica. Nanossistemas ressonantes permitem aos cientistas controlar e aumentar a energia eletromagnética em volumes menores que o comprimento de onda da luz incidente. Além de permitir que a luz solar seja capturada com muito mais eficiência, eles também facilitam o controle de emissão e guiamento óptico de ondas. O forte acoplamento da luz com a excitação eletrônica em materiais no estado sólido gera estados fotônicos e eletrônicos hibridizados, os chamados polaritons, que podem exibir propriedades interessantes, como condensação de Bose-Einstein e superfluidez.
Um novo estudo, publicado na revista Materiais da Natureza , apresenta avanços no acoplamento de luz e matéria em nanoescala. Pesquisadores liderados pelo físico do LMU, Dr. Andreas Tittl, desenvolveram uma metasuperfície que permite fortes efeitos de acoplamento entre a luz e os dicalcogenetos de metais de transição (TMDCs). Esta nova plataforma é baseada em estados fotônicos ligados no continuum, chamados BICs, em dissulfeto de tungstênio nanoestruturado (WS2).
A utilização simultânea de WS2 como material de base para a fabricação de metasuperfícies com ressonâncias agudas e como parceiro de acoplamento que suporta a excitação do material ativo, abre novas possibilidades de pesquisa em aplicações polaritônicas.
Um avanço importante nesta pesquisa é o controle da força de acoplamento, que independe das perdas dentro do material. Como a plataforma de metasuperfície é capaz de integrar outros TMDCs ou materiais excitônicos sem dificuldade, ela pode fornecer informações fundamentais e conceitos práticos de dispositivos para aplicações polaritônicas. Além disso, o conceito da metasuperfície recém-desenvolvida fornece uma base para aplicações em lasers de semicondutores controláveis de baixo limiar, aprimoramento fotocatalítico e computação quântica.
Thomas Weber et al, Acoplamento forte intrínseco de luz-matéria com estados ligados auto-hibridizados no continuum em metasuperfícies de van der Waals, Materiais da Natureza(2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01580-7
Fornecido pela Universidade Ludwig Maximilian de Munique
Citação: Metasurface permite fortes efeitos de acoplamento entre dicalcogenetos de metais leves e de transição (2023, 23 de junho) recuperado em 23 de junho de 2023 em https://phys.org/news/2023-06-metasurface-enables-strong-coupling-effects.html
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