Polariton - Polariton
| Física de la Materia Condensada |
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| Fases · Transición de fase · QCP |
En la física , polaritones / p ə l ær ɪ t ɒ n z , p oʊ - / son cuasi-partículas resultantes de fuerte acoplamiento de las ondas electromagnéticas con un eléctrico o magnético dipolo -Sacar de excitación. Son una expresión del fenómeno cuántico común conocido como repulsión de nivel , también conocido como el principio de cruce evitado . Los polaritones describen el cruce de la dispersión de la luz con cualquier resonancia que interactúe . En este sentido, los polaritones también pueden considerarse como los nuevos modos normales de un material o estructura determinados que surgen del fuerte acoplamiento de los modos desnudos, que son el fotón y la oscilación dipolar. El polaritón es una cuasipartícula bosónica y no debe confundirse con el polarón (una cuasipartícula fermiónica ), que es un electrón más una nube de fonón adjunta .
Siempre que la imagen de polariton es válida (es decir, cuando el límite de acoplamiento débil es una aproximación inválida), el modelo de fotones que se propagan libremente en cristales es insuficiente. Una característica importante de los polaritones es una fuerte dependencia de la velocidad de propagación de la luz a través del cristal de la frecuencia del fotón. Para los excitones-polaritones, se han obtenido una gran cantidad de resultados experimentales en varios aspectos en el caso del óxido de cobre (I) .
Historia
Tonks y Langmuir observaron oscilaciones en gases ionizados en 1929. Los polaritones fueron considerados por primera vez teóricamente por Tolpygo . Fueron denominados excitones de luz en la literatura científica soviética. Pekar sugirió ese nombre , pero se adoptó el término polariton propuesto por Hopfield . Los estados acoplados de ondas electromagnéticas y fonones en cristales iónicos y su relación de dispersión, ahora conocidos como fonones polaritones, fueron obtenidos por Tolpygo en 1950 e, independientemente, por Huang en 1951. Las interacciones colectivas fueron publicadas por Pines y Bohm en 1952, y los plasmones fueron descrito en plata por Fröhlich y Pelzer en 1955. Ritchie predijo plasmones de superficie en 1957, luego Ritchie y Eldridge publicaron experimentos y predicciones de fotones emitidos por láminas de metal irradiadas en 1962. Otto publicó por primera vez plasmones de superficie-polaritones en 1968. Superfluidez a temperatura ambiente de polaritones fue observado en 2016 por Giovanni Lerario et al., en el Instituto de Nanotecnología CNR NANOTEC , utilizando una microcavidad orgánica que soporta excitones-polaritones de Frenkel estables a temperatura ambiente. En febrero de 2018, los científicos informaron sobre el descubrimiento de una nueva forma de luz de tres fotones , que puede involucrar polaritones, que podría ser útil en el desarrollo de computadoras cuánticas .
Tipos
Un polaritón es el resultado de la combinación de un fotón con una excitación polar en un material. Los siguientes son tipos de polaritones:
- Los polaritones de fonón resultan del acoplamiento de un fotón infrarrojo con un fonón óptico ;
- Los polaritones de excitón resultan del acoplamiento de la luz visible con un excitón ;
- Los polaritones entre subbandas resultan del acoplamiento de un fotón infrarrojo o de terahercios con una excitación entre subbandas ;
- Los polaritones de plasmones superficiales resultan del acoplamiento de plasmones superficiales con la luz (la longitud de onda depende de la sustancia y su geometría);
- Los polaritones de Bragg ("Braggoritons") resultan del acoplamiento de los modos de fotones de Bragg con excitones en masa ;
- Los plexcitones resultan del acoplamiento de plasmones con excitones;
- Los polaritones de Magnon son el resultado del acoplamiento de Magnon con la luz;
- pi-toneladas resultan del acoplamiento de cargas alternas o fluctuaciones de espín con luz, claramente diferente de los polaritones magnones o excitones;
- Polaritones de cavidad.
Ver también
Referencias
Otras lecturas
- Baker-Jarvis, J. (2012). "La interacción de campos de radiofrecuencia con materiales dieléctricos en escalas macroscópicas a mesoscópicas" . Revista de Investigación del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología . Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología. 117 : 1–60. doi : 10.6028 / jres.117.001 . PMC 4553869 . PMID 26900513 .
- Fano, U. (1956). "Teoría atómica de interacciones electromagnéticas en materiales densos". Revisión física . 103 (5): 1202-1218. Código Bibliográfico : 1956PhRv..103.1202F . doi : 10.1103 / PhysRev.103.1202 .
- Hopfield, JJ (1958). "Teoría de la contribución de excitones a la constante dieléctrica compleja de cristales". Revisión física . 112 (5): 1555-1567. Código bibliográfico : 1958PhRv..112.1555H . doi : 10.1103 / PhysRev.112.1555 .
- "Un nuevo tipo de superordenador podría basarse en la combinación de luz y materia de 'polvo mágico'" . Universidad de Cambridge. 25 de septiembre de 2017 . Consultado el 28 de septiembre de 2017 .
enlaces externos
- Animación de YouTube que explica qué es el polaritón en un microrresonador semiconductor.
- Descripción de la investigación experimental sobre fluidos polariton en el Instituto de Nanotecnologías.
arXiv: 1902.09342