Сильная связь и усиление контактного поля в полости гибридного плазмонного метаматериала и монослоях TMDC.

Важные новости

Сильная связь и усиление цепного поля в полости гибридного плазмонного метаматериала и монослоях TMDC» /></p>
<p> Вверху: (слева) Схематическое изображение монослоя MoSe2 поверх полости Au при нормальном падении с поляризацией вдоль оси y, и (справа) соответствующее ему отображение спектра поглощения с различной толщиной Au. Вставка (внизу): Схематическое изображение сильной связи между плазмонной модой и экситоном в монослое MoSe2. Фото: Compuscript Ltd </p>
<p>Исследователи в области нанофотоники в последние годы потратили значительное время на изучение интересных концепций, известных как поляритоны и/или плекситоны. Эти идеи вращаются вокруг сильной связи световых фотонов и/или плазмонов с экситонами в полупроводниковых материалах.</p>
<p>Экситоны, или связанные электронно-дырочные пары в полупроводниках, коллективно реагируют на внешние световые поля. Чтобы улучшить сильное взаимодействие между электромагнитными полями и материей, необходимы правильно спроектированные полости, такие как метаповерхности, метарешетки и метаматериалы, содержащие квантовые эмиттеры (КЭ). Например, их резонансные энергии должны быть одинаковыми, чтобы оценить силу связи между плазмонами металлических нанополостей и экситонами в КЭ.</p>
<p>В результате значительная связь между резонансно согласованными поверхностными металлическими плазмонами и экситонами КЭ приводит к разработка новых гибридных энергетических состояний плазмон-экситонов, известных как экситоны. Столь значительная связь возможна, когда скорости обмена энергией между этими подсистемами превосходят скорости распада плазмонной и экситонной мод.</p>
<p>Плазмонные нанополости необходимы для сильной связи плазмонов и экситонов из-за их настраиваемости и способности ограничивать электромагнитные поля в компактном объеме. Однако не все плазмонные наноструктуры обладают одинаковыми свойствами перестройки и ограничения поля. Например, одиночные наночастицы уменьшили пространственное ограничение электромагнитных полей и ограничили возможности настройки для соответствия экситонному резонансу. Более того, экситонная мода должна быть стабильной, чтобы реализовать и управлять сильной связью в нанофотонных приложениях.</p>
<p>Теперь исследователи сообщают в журнале <i>Opto-Electronic Advances</i> об успешной разработке сильной плазмон-экситонной связи и усилении цепного поля в гибридной плазмонной полости метаматериала, содержащей монослои дихалькогенида переходного металла (TMDC).</p>
<p> Плазмонные полости из метаматериала были выбраны из-за их способности ограничивать электромагнитные поля в сверхмалом объеме и легкости интеграции со сложными структурами.</p>
<p>Плазмонный резонанс этих резонаторов охватывает широкий диапазон частот, который можно регулировать, изменяя размер или толщину зазора резонатора. Эта настройка согласуется с экситонами монослоев WS2, WSe2 и MoSe2.</p>
<p>Монослои TMDC были выбраны из-за их способности облегчать сильные взаимодействия света с веществом из-за их температурной стабильности, высокой скорости радиационного распада и заметные энергии связи экситонов. Объединив эти уникальные свойства, удалось реализовать режим сильной связи.</p>
<p>Кроме того, была разработана концепция усиления поля по принципу цепной связи для контроля силы связи. Было обнаружено, что сила усиления контактного поля уменьшается с увеличением ширины зазора резонатора, что приводит к различным уровням расщепления Раби.</p>
<p>Следовательно, предсказанное расщепление Раби в гетероструктурах Au-MoSe2 и Au-WSe2 находится в диапазоне 77,86. и 320 мэВ при температуре окружающей среды. Увеличение зазора и толщины полости уменьшило силу усиления контактного поля и связанное с этим расщепление Раби.</p>
<p>В конечном счете, разработанные полости плазмонного метаматериала могут манипулировать экситонами в TMDC и управлять активными наноустройствами при комнатной температуре. Гибридная структура, например, позволяет использовать источник одиночных фотонов благодаря спонтанному излучению, усиленному резонатором, что имеет решающее значение для разработки квантовых информационных технологий.</p>
<p>Кроме того, эти разработки имеют решающее значение для создания нанофотонных устройств, которые могут превзойти полупроводниковую электронику с точки зрения скорости, удовлетворяя растущую потребность в обработке данных со сверхнизкими энергиями.</p>
<p>Авторы этой статьи углубляются во взаимодействие между светом и гибридная наноструктура, состоящая из металлических нанополостей и двумерных монослоев дихалькогенидов переходных металлов (TMDC). Исследование сосредоточено на изучении гибридных состояний, известных как поляритоны и/или плекситоны, которые возникают в результате сильной связи световых фотонов и/или плазмонов с экситонами в полупроводниковых материалах TMDC.</p>
<p>Из-за этого эффекта сильной связи исходные независимые собственные состояния преобразуются в смешанное состояние света и материи. Это гибридное состояние сочетает в себе преимущества фотонов, такие как быстрое распространение и низкая эффективная масса, с сильными межчастичными взаимодействиями и нелинейностью экситонов, обеспечивая идеальную платформу для изучения множества интересных физических явлений.</p>
<p>Это также имеет важное значение для разработки нанофотонных устройств. Например, это гибридное состояние имеет решающее значение для разработки нанофотонных устройств, которые могли бы превзойти по скорости полупроводниковую электронику, переходя из гигагерцового в терагерцовый режим.</p>
<p>Более того, когда плазмонный резонанс в металлическом резонаторе сильно связан с полупроводниковые экситоны, образующиеся плекситоны могут преодолеть ограничения по размерам фотонных диэлектриков. Это достижение делает возможным интеграцию множества устройств, способных манипулировать световыми сигналами на уровнях энергии ниже фемтоджоуля на бит.</p>
<p>Примечательно, что предлагаемая конструкция имеет потенциал для разработки однофотонных источников с высокой чистотой и неотличимостью за счет усиления спонтанного излучения в связанном резонаторе.</p>
<p>Реализация однофотонных источников может существенно повлиять на развитие технологий квантовой связи. Более того, усиленное взаимодействие между плазмон-экситонами открывает путь к созданию компактных, низкоэнергетических и высокоскоростных нанолазеров, которые имеют решающее значение для разработки будущих межкомпонентных соединений на кристалле. Кроме того, масштабируемое улучшение ближнего поля в гибридных наноструктурах применимо для усовершенствованных датчиков и других оптоэлектронных устройств.</p>
<p>Поэтому, чтобы манипулировать сильным взаимодействием света и материи в желаемых целях, исследовательская группа разработала гибридную наноструктуру, содержащую плазмонно-экситонные режимы, вызывающие большое расщепление Раби.</p>
<p>Плазмонные нанополости играют значительную роль из-за их способности удерживать свет в сверхмалом объеме, что позволяет прояснить наличие обмена энергией между плазмонными и экситонными модами.</p>
<p>Пользуясь этим, несколько групп сообщили о сильной связи между плазмонами. в металлических наноантеннах и экситонах в квантовых эмиттерах, таких как J-агрегаты, молекулы или полупроводники с квантовыми точками (КТ). Однако многие органические молекулы должны быть включены во взаимодействия металлическая наноантенна-КЭ, чтобы достичь сильной связи в молекулярных экситонах. Более того, контроль удержания электрического поля вокруг плазмонной полости является сложной задачей.</p>
<p>По сравнению с полупроводниками с КТ, двумерные монослои дихалькогенидов переходных металлов (TMDC) стабильны в условиях окружающей среды, что делает их отличными кандидатами для наблюдения сильной связи. Кроме того, при сильной связи плекситонов должен быть продемонстрирован активный контроль над отдельными металлическими наночастицами.</p>
<p>Чтобы решить эти проблемы, исследователи исследовали сильную связь плазмонов в нанополостях металлического метаматериала с экситонами в монослоях TMDC. </p>
<p>Введенная полость плазмонного метаматериала демонстрирует сильные оптические поля цепной формы. Эти оптические поля цепной формы в структурах металл-диэлектрик-металл (МИМ) могут быть сформированы путем взаимодействия поверхностных плазмонов в полости и следования гиперболической косинусоидальной форме.</p>
<p>Оно было введено для управления силой полости. удержание электрического поля и масштабирование расщепления Раби. Следовательно, в статье основное внимание уделяется полости метаматериала золота как плазмонной моде, а MoSe2 и WSe2 как экситонной моде.</p>
<p>Обнаружено, что большое расщепление Раби в диапазоне от 77,86 до 320 мэВ достигается с помощью Au Гетероструктуры -MoSe2 и Au-WSe2, основанные на сильно локализованном усилении поля в ближнем поле полости Au.</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Andergachew Mekonnen Berhe et al. , Сильная связь и усиление цепного поля в полости гибридного плазмонного метаматериала и монослоях TMDC, <i>Opto-Electronic Advances</i> (2024). DOI: 10.29026/oea.2024.230181 </p>
<p> Предоставлено Compuscript Ltd </p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости