ブログ

Mar 28, 2023

物理学者は、電気的に調整されたトポロジー特徴を備えた新しいフォトニックシステムを開発しました

14 ottobre 2022

2022 年 10 月 14 日

ワルシャワ大学物理学部による

ワルシャワ大学物理学部の科学者らは、軍事工科大学、イタリアのCNR Nanotec、英国サウサンプトン大学、アイスランド大学と協力して、ペロブスカイトとペロブスカイトで構成された、電気的に調整されたトポロジカル特徴を備えた新しいフォトニックシステムを入手した。液晶。 彼らの研究は最新の Science Advances に掲載されています。

ペロブスカイトは、エネルギーに革命を起こす可能性を秘めた材料です。 これらは耐久性があり、製造が容易な材料であり、その特別な特性は高い太陽光吸収係数であるため、新しい、より効率的な太陽電池を構築するために使用されます。 近年、これまで過小評価されていたこれらの材料の発光特性が利用されるようになりました。

「二次元ペロブスカイトは室温で非常に安定しており、高い励起子結合エネルギーと高い量子効率を持っていることに気づきました。」と博士は言います。 この出版物の筆頭著者であるワルシャワ大学物理学部の学生カロリナ・レンピッカ・ミレック氏。 「これらの特別な特性は、効率的で型破りな光源の構築に使用できます。これは、新しいフォトニック システムへの応用にとって重要です。」

「特に、エネルギー効率の高い情報処理にペロブスカイトを使用することが計画されています」とワルシャワ大学の研究者、バーバラ・ピエトカ氏は付け加えた。

科学者たちは、二次元ペロブスカイト内の励起子が複屈折フォトニック構造、つまり液晶で満たされた二次元光空洞に閉じ込められた光子と強く結合するシステムを作り出すことに成功した。

「そのような状況では、新しい準粒子が生成されます。励起子ポラリトンは、主に非平衡ボース・アインシュタイン凝縮への相転移の可能性、室温での超流動状態の形成、およびレーザー光に似た強い発光の可能性で知られています。 」とバーバラ・ピエトカ氏は説明する。

「私たちのシステムは、非ゼロのベリー曲率を持つフォトニックエネルギーバンドを作成し、極低温での半導体物理学で以前に観察されたものを模倣する光スピン軌道効果を研究するための理想的なプラットフォームであることが判明しました」とマテウシュ・クロール博士は説明します。 ワルシャワ大学物理学部の学生。 「この場合、我々は室温での強い光物質結合領域におけるラシュバ・ドレッセルハウスのスピン軌道結合を再現した。」

「ゼロ以外のベリー曲率を持つポラリトンバンドの生成は、ミラーの表面にある液晶分子の特別なねじれを設計したおかげで可能でした」と研究の共著者である陸軍大学のウィクトール・ピーチェク氏は説明する。テストされた光キャビティが製造された場所。

「ベリー曲率は、3D トポロジカル絶縁体、ワイル半金属、ディラック材料などの材料のエネルギー バンドのトポロジカル特性を定量的に説明します」とアイスランド大学の Helgi Sigurdsson 氏は説明します。 「それは主に異常輸送と量子ホール効果において重要な役割を果たしています。近年、極低温の原子ガスやフォトニクスにおける幾何学的およびトポロジカルなエネルギーバンドの設計と研究において、多くの画期的な実験が行われています。」

「スピン軌道結合とポラリトンの特性を利用して、この研究で開発されたフォトニック構造は、室温での軽い流体のトポロジカル状態を研究する道を開きます」とワルシャワ大学物理学部のヤツェク・シュチトコ氏は説明する。

「さらに、光子の非線形特性を正確に制御する必要がある光ニューロモーフィック ネットワークでも使用できます」と Barbara Pietka 氏は付け加えます。

詳しくは： Karolina Łempicka-Mirek et al、2D ペロブスカイトを使用した液晶マイクロキャビティにおける電気的に調整可能なベリー曲率と強力な光物質結合、Science Advances (2022)。 DOI: 10.1126/sciadv.abq7533

雑誌情報:科学の進歩

ワルシャワ大学物理学部提供