소식

Dec 02, 2023

물리학자들은 전기적으로 조정된 토폴로지 특징을 갖춘 새로운 광자 시스템을 개발했습니다.

2022년 10월 14일

2022년 10월 14일

바르샤바 대학교 물리학부

바르샤바 대학교 물리학과의 과학자들은 군사 기술 대학교, 이탈리아 CNR Nanotec, 영국 사우샘프턴 대학교 및 아이슬란드 대학교와 협력하여 페로브스카이트와 액정. 그들의 연구는 최신 Science Advances에 게재되었습니다.

페로브스카이트는 에너지에 혁명을 일으킬 수 있는 물질입니다. 이 재료는 내구성이 뛰어나고 생산이 용이하며 태양광 흡수 계수가 높은 특수한 특성을 갖고 있어 새롭고 보다 효율적인 광전지를 만드는 데 사용됩니다. 최근에는 지금까지 과소평가되었던 이들 물질의 방출 특성이 사용되었습니다.

"우리는 2차원 페로브스카이트가 실온에서 매우 안정하고, 높은 엑시톤 결합 에너지와 높은 양자 효율을 갖는다는 사실을 발견했습니다."라고 박사는 말합니다. 이 출판물의 첫 번째 저자는 바르샤바 대학 물리학부의 학생 Karolina Lempicka-Mirek입니다. "이러한 특별한 특성은 효율적이고 색다른 광원의 구성에 사용될 수 있습니다. 이는 새로운 광자 시스템에 적용하는 데 중요합니다."

특히, 에너지 효율이 높은 정보 처리를 위해 페로브스카이트를 사용할 계획이라고 바르샤바 대학 연구원인 Barbara Pietka는 덧붙였습니다.

과학자들은 2차원 페로브스카이트의 여기자가 복굴절 광자 구조, 즉 액정으로 채워진 2차원 광학 공동에 갇힌 광자와 강력하게 결합되는 시스템을 만들었습니다.

"이러한 체제에서는 새로운 준입자가 생성됩니다. 여기자 폴라리톤은 비평형 보스-아인슈타인 응축물로의 상전이 가능성, 실온에서 초유체 상태의 형성 및 레이저 광과 유사한 강한 빛 방출 가능성으로 주로 알려져 있습니다. "라고 Barbara Pietka는 설명합니다.

"우리 시스템은 0이 아닌 베리 곡률을 갖는 광자 에너지 밴드를 생성하고 극저온에서 반도체 물리학에서 이전에 관찰된 것을 모방한 광학 스핀-궤도 효과를 연구하기 위한 이상적인 플랫폼으로 밝혀졌습니다."라고 Mateusz Krol 박사는 설명합니다. 바르샤바 대학교 물리학부 학생. "이 경우 우리는 실온에서 강한 가벼운 물질 결합 체제에서 Rashba-Dresselhaus 스핀-궤도 결합을 재현했습니다."

"거울 표면에 있는 액정 분자의 특별한 비틀림을 설계한 덕분에 0이 아닌 베리 곡률을 갖는 폴라리톤 밴드의 생성이 가능했습니다."라고 이번 연구의 공동 저자인 군사 대학의 Wiktor Piecek는 설명합니다. 테스트된 광학 공동이 제작된 기술.

"베리 곡률은 3D 위상 절연체, Weil 반금속 및 Dirac 재료와 같은 재료에서 에너지 밴드의 위상학적 특성을 정량적으로 설명합니다"라고 아이슬란드 대학의 Helgi Sigurdsson은 설명합니다. "이것은 변칙적 수송과 양자 홀 효과에서 주로 핵심적인 역할을 합니다. 최근 몇 년 동안 초저온 원자 가스 및 포토닉스의 기하학적 및 위상학적 에너지 밴드의 설계 및 연구에서 많은 획기적인 실험이 수행되었습니다."

스핀-궤도 결합과 폴라리톤의 특성을 사용하여 이 연구에서 개발된 광자 구조는 실온에서 가벼운 유체의 위상학적 상태를 연구할 수 있는 길을 열었습니다.라고 바르샤바 대학 물리학부의 Jacek Szczytko는 설명합니다. .

"게다가 광자의 비선형 특성에 대한 정밀한 제어가 필요한 광학적 뉴로모픽 네트워크에 사용될 수 있습니다"라고 Barbara Pietka는 덧붙입니다.

추가 정보: Karolina Łempicka-Mirek 외, 2D 페로브스카이트를 사용한 액정 미세공동의 전기적으로 조정 가능한 베리 곡률 및 강한 광물질 결합, Science Advances(2022). DOI: 10.1126/sciadv.abq7533