Принципово нова конструкція квантової системи, що складається з квантового емітера світла, розміщеного між двома металевими наночастинками

Спільна дослідницька група з Іспанії та США запропонувала принципово нову конструкцію квантової системи, що складається з квантового емітера світла, розміщеного між двома металевими наночастинками. Запропонована схема може в майбутньому використовуватися для створення інноваційних пристроїв, оскільки вона показує дуже цікавий нелінійний оптичний відгук.

В останні 10 років науковими групами по всьому світу активно вивчалися взаємодії світла і матерії. Більше того, науковий світ досяг успіху в створенні пристрою, яке могло б контролювати ці взаємодії. Для цього чудово підходять металеві наноструктури та їх всілякі асоціації, оскільки ці структури дозволяють блокувати світлову хвилю в обсязі, характерні розміри якого багато менше довжини хвилі випромінювання. Ці системи також добре взаємодіють з іншими елементами фотоніки, наприклад, квантовими джерелами.

Завдяки розвитку засобів виробництва наноструктур, в даний момент ми наближаємося до масштабу, в якому квантове поведінка подібних структур може бути надзвичайно важливим. Це нова галузь досліджень, відома як квантова плазмоника.

Працюючи в цій області, спільна група вчених з Іспанії та США вивчали системи, що складаються з квантових випромінювачів, розміщених в зазорі між двома металевими наночастинками. У рамках експериментів вони спостерігали цікаві нелінійні явища, обумовлені фермионным характером квантового джерела. Детальні результати їх роботи були опубліковані в журналі Nano Letters.

Для розрахунку експерименту вчені використовували моделі, засновані на функції Зубарєва-Гріна, запропонованої в 1960-х роках російським фізиком Д. Н. Зубаревым для рішення різних задач статистичної фізики, а також на уявленні про те, що на поверхні металевих наночастинок утворюються так звані плазмоны – колективні коливання електронів, здатні поширюватися по поверхні металу і сильно взаємодіяти зі світлом. Методологія була адаптована для випадку оптичного відгуку плазмонів, сильно взаємодіючих з экситонами (парами «електрон-дірка»).

Теорія передбачає, що, в залежності від початкового стану квантового джерела, існує можливість «включення» і «вимикання» зв’язку між джерелом і плазмонами металевої наночастинки. У поставленому експерименті взаємодія плазмонів і екситонів у квантовому джерелі світла було можливо, завдяки сильним електромагнітним полям, формується в зазорі між квантовими точками. У своїй моделі вчені описують це взаємодія з допомогою двох членів рівняння: один пов’язаний з формуванням плазмонів та анігіляцією екситонів, другий – із зворотним процесом.

Команда планує використовувати свій підхід для дослідження більш складних систем. На думку вчених, запропонована ними методика розрахунку могла б бути застосована для систем, де плазмоны взаємодіють з экситонами, зокрема, для плазмонных транзисторів, модуляторів та квантово-інформаційних пристроїв. Крім того, вона могла б використовуватися для розробки нових оптичних пристроїв, таких як оптичні комутатори.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *