블로그

Mar 20, 2023

광자 메타물질 기반 연속 시간 결정의 구현

2023년 5월 8일 특집은 이것

2023년 5월 8일 특집

이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

사실 확인된

동료 검토 출판물

신뢰할 수 있는 출처

교정하다

잉그리드 파델리(Ingrid Fadelli), Phys.org

2012년에 처음 제안된 타임 크리스탈은 입자가 연속적인 진동 운동을 하는 새로운 물질 상태입니다. 시간 결정은 시간 변환 대칭을 깨뜨립니다. 이산 시간 결정은 주기적인 외부 매개변수 힘의 영향으로 진동함으로써 그렇게 하며, 이러한 유형의 시간 결정은 갇힌 이온, 원자 및 스핀 시스템에서 입증되었습니다.

연속 시간 결정은 연속적인 시간 변환 대칭을 나타내지만 아주 작은 섭동에 의해 유도된 주기적 운동 체제에 자발적으로 들어갈 수 있기 때문에 더 흥미롭고 틀림없이 더 중요합니다. 이제 이 상태는 개방형 시스템에서만 가능하다는 것이 이해되었으며, 최근 빛으로 조명된 광학 공동 내부의 초저온 원자의 양자 시스템에서 연속적인 양자-시간-결정 상태가 관찰되었습니다.

Nature Physics에 발표된 논문에서, 영국 사우샘프턴 대학(University of Southampton)의 연구원들은 전통적인 메타물질 나노구조가 연속 시간 결정과 동일한 핵심 특성을 나타내는 상태로 구동될 수 있음을 보여주었습니다.

연구를 수행한 연구원 중 한 명인 Nikolay I. Zheludev는 Phys.org에 "우리는 수년 동안 나노 광기계 메타물질과 가벼운 물질의 상호 작용을 연구해 왔습니다."라고 말했습니다. "우리는 최근 이것이 타임 크리스탈 상태를 입증하기 위한 완벽한 플랫폼이라는 것을 깨달았습니다."

최근 연구의 일환으로 Zheludev와 그의 동료들은 광자 메타물질을 사용하여 연속 시간 결정 상태를 실현하기 시작했습니다. 그들이 사용한 시스템은 유연한 나노와이어에 의해 지지되는 플라즈몬 메타분자(즉, 나노 규모에서 빛과의 상호 작용을 촉진하는 인공 구조)의 2D 배열입니다.

연구자들은 이 광자 메타물질에 포함된 메타분자의 플라즈몬 모드와 공명하는 빛으로 이 광자 메타물질을 지속적이고 일관되게 조명하면 연속 시간 결정의 주요 특성을 갖는 상태로 자발적인 상전이가 발생한다는 것을 입증했습니다. 이 상태는 대사분자 간의 다체 상호작용으로 인해 발생하는 지속적인 진동이 특징입니다.

Zheludev는 “우리는 플라즈몬 나노입자로 장식된 나노와이어 배열인 광자 메타물질이 입자 사이의 빛에 의한 상호작용에 의해 나노와이어의 응집성 진동 상태로 구동될 수 있다는 것을 발견했습니다. "이러한 진동은 빛 조명의 임계값에 도달하면 자연스럽게 나타납니다. 이러한 동작은 물질의 새로운 상태인 연속적인 시간 결정을 구성합니다."

이 연구팀의 최근 연구는 강한 상관 체제에서 시간 결정과 역동적이고 고전적인 다체 상태에 대한 연구를 위한 새로운 길을 열 수 있습니다. 미래에 Zheludev와 그의 동료들이 실현한 독특한 시스템은 새로운 광학 및 광자 장치 개발의 길을 열 수도 있습니다.

Zheludev는 "우리는 단순한 고전적 플랫폼에서 물질의 새로운 상태인 연속 시간 결정을 시연했는데, 이는 연속 시간 지각 상태를 포토닉스 장치에 적용하기 위한 실질적인 단계"라고 덧붙였습니다. "보고된 관찰은 시작일 뿐이며, 우리는 나노-광기계 메타물질 연속 시간 결정과 그 응용의 기본 특성을 계속 탐구할 것입니다."