Получена новая квантовая частица: наполовину свет, наполовину вещество

Экспериментаторам из Городского колледжа Нью-Йорка удалось получить новую квантовую частицу в одноатомном слое сульфида молибдена, помещённом в микрорезонатор. Частица представляет собой сильно связанные между собой свет и вещество.

Материалы, являющиеся одноатомным слоем вещества, такие, как знаменитый графен, обладают многими замечательными свойствами. За счёт своей двухмерности они значительно лучше, чем обычные материалы, проводят электричество и тепло. Кроме того, оказалось, что в них возможно создание состояний, в которых наблюдается сильная связь между квантами света и веществом.

В новой работе такая связь была достигнута при помещении сульфида молибдена MoS2 — популярного аналога графена, относящегося к классу дихалькогенидов переходных металлов, — в диэлектрический микрорезонатор. Одноатомный слой MoS2 помещался между двумя слоями оксида кремния, заключённых, в свою очередь, между распределёнными брэгговскими отражателями.

Структура микрорезонатора (слева), кристаллическая структура сульфида молибдена (справа вверху) и фотография сульфида молибдена, полученная сканирующим электронным микроскопом (справа внизу).
Структура микрорезонатора (слева), кристаллическая структура сульфида молибдена (справа вверху) и фотография сульфида молибдена, полученная сканирующим электронным микроскопом (справа внизу).

В образовавшемся микрорезонаторе наблюдалась сильная связь между квантами света, находящегося в резонаторе, — фотонами — и квазичастицами, известными как экситоны, существующими в слое MoS2. Это связанное состояние света-вещества получило название микрорезонаторных поляритонов. Впервые оно было получено ещё в 1992 году, но до сих пор не удавалось продемонстрировать его получение при комнатных температурах. Помещение в диэлектрический микрорезонатор двумерного материала позволило преодолеть эту сложность.

Новое применение одноатомного слоя сульфида молибдена может быть востребовано в будущих коммуникационных технологиях. На основе микрорезонаторных поляритонов можно реализовать, например, сверхбыстрые логические вентили и сигнальные процессоры.


Источник: Study Unveils New Half-Light Half-Matter Quantum Particles // The City College of New York

comments powered by Disqus