La superfluorescenza (SF), come effetto di radiazione cooperativo originato da fluttuazioni quantistiche del vuoto, è una piattaforma ideale per studiare i meccanismi di correlazione a molti corpi in un insieme di eccitoni e per sviluppare tecniche otticamente ultraveloci su sorgenti di luce quantistica brillante. Recentemente, le osservazioni degli effetti di superfluorescenza basati su diversi materiali radiativi o a diverse temperature di lavoro sono state un argomento caldo. Tuttavia, i lavori attuali si concentrano principalmente sullo studio e sulla discussione della creazione della stessa fantascienza.
In un nuovo articolo pubblicato su Light:Science &Applications , un team di scienziati, guidato dal professor Zheng Sun e dal professor Wei Xie e colleghi dello State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University di Shanghai, hanno proposto lo sviluppo del campo della superfluorescenza in combinazione con il campo di ricerca dei polaritoni.
Esplicitamente, affermano per la prima volta non solo di osservare l’effetto della superfluorescenza ma anche di controllare lo stato collettivo dell’insieme di dipoli includendo una nuova dimensione regolatrice dell’accoppiamento dei campi luminosi. Il loro lavoro sperimentale e teorico, descritto in questo articolo, fornisce prove evidenti della rivelazione di una nuova quasi-particella di cooperazione eccitone-polaritone (CEP) e della transizione di fase dalla superfluorescenza alla condensazione CEP.
Dimostrano una struttura ibrida luce-materia di una pellicola di punti quantici di perovskite e un semplice specchio di Bragg a mezzo strato. La cooperazione eccitone-polaritone viene formalizzata accoppiando un insieme di estrazioni sincronizzate ad un modo ottico di Bragg selezionato. Al di sopra della soglia di densità, la condensazione avviene in uno stato di momento diverso da zero sul ramo inferiore del polaritone a causa del ruolo vitale delle estrazioni cooperative. La transizione di fase mostra segni chiave di una diminuzione della larghezza della linea, un aumento della coerenza macroscopica e un tasso di decadimento radiativo accelerato.
Gli scienziati riassumono il meccanismo fisico sottostante per la transizione di fase dalla superfluorescenza alla condensazione CEP della loro struttura ibrida:"Dimostriamo il forte accoppiamento tra gli eccitoni cooperativi e i fotoni di Bragg in una semicavità basata su QD di perovskite con una scissione Rabi di 21,6 meV ."
"Otteniamo la condensazione cooperativa eccitone-polaritone. Gli eccitoni correlati coinvolti hanno dimostrato di aumentare considerevolmente la forza di accoppiamento, che può essere attribuita all'effetto cooperativo che induce la sincronizzazione delle fasi casuali dell'eccitone da allineare per formare un dipolo gigante. Pertanto, consente una condensazione che va oltre ciò che è possibile a livello di QD individuale," aggiungono.
"L'attuale dimostrazione della nuova condensazione di quasiparticelle consente nuove potenziali applicazioni per lo sviluppo di laser sintonizzabili ultra-stretti. Inoltre, la possibilità di controllare il flusso di condensazione e quindi di sfruttarlo come elementi costitutivi per vari dispositivi optoelettronici è un altro campo interessante offerto da tale sistema QDs con perovskite", afferma il team.
Ulteriori informazioni: Danqun Mao et al, Osservazione della transizione dalla superfluorescenza alla condensazione dei polaritoni in CsPbBr3 pellicola sui punti quantici, Luce:scienza e applicazioni (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01378-5
Informazioni sul giornale: Luce:scienza e applicazioni
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
