Polariton - Polariton
| Fysikk av kondensert materie |
|---|
 |
| Faser · Faseovergang · QCP |
I fysikk , polaritons / p ə l aer ɪ t ɒ n z , p oʊ - / er quasiparticles som følge av sterk kobling av elektromagnetiske bølger med en elektrisk eller magnetisk dipol -carrying eksitasjon. De er et uttrykk for det vanlige kvantefenomenet som kalles nivåavstøtning , også kjent som det unngår kryssingsprinsippet . Polaritoner beskriver krysset av spredning av lys med hvilken som helst interaksjonell resonans . I denne grad kan polaritoner også betraktes som de nye normale modusene for et gitt materiale eller en struktur som skyldes den sterke koblingen av de bare modene, som er fotonet og den dipolare svingningen. Den polariton er en bosoniske quasiparticle, og må ikke forveksles med den Polaron (a fermioniske quasiparticle), som er en elektron samt en vedlagt fonon sky.
Når polaritonbildet er gyldig (dvs. når den svake koblingsgrensen er en ugyldig tilnærming), er modellen av fotoner som formerer seg fritt i krystaller utilstrekkelig. Et hovedtrekk ved polaritoner er en sterk avhengighet av lysets forplantningshastighet gjennom krystallet på fotonens frekvens . For eksiton-polaritoner er det oppnådd et vell av eksperimentelle resultater på forskjellige aspekter når det gjelder kobber (I) oksid .
Historie
Oscillasjoner i ioniserte gasser ble observert av Tonks og Langmuir i 1929. Polaritoner ble først vurdert teoretisk av Tolpygo . De ble betegnet som lys-eksitoner i sovjetisk vitenskapelig litteratur. Dette navnet ble foreslått av Pekar , men begrepet polariton, foreslått av Hopfield , ble vedtatt. Koblede tilstander av elektromagnetiske bølger og fononer i ioniske krystaller og deres spredningsforhold, nå kjent som fononpolaritoner, ble oppnådd av Tolpygo i 1950 og uavhengig av Huang i 1951. Kollektive interaksjoner ble utgitt av Pines og Bohm i 1952, og plasmoner ble beskrevet i sølv av Fröhlich og Pelzer i 1955. Ritchie spådde overflateplasmoner i 1957, deretter publiserte Ritchie og Eldridge eksperimenter og spådommer om utsendte fotoner fra bestrålte metallfolier i 1962. Otto publiserte først på plasmon-polaritoner på overflaten i 1968. Overflødighet ved romtemperatur av polaritoner ble observert i 2016 av Giovanni Lerario et al., ved CNR NANOTEC Institute of Nanotechnology, ved bruk av en organisk mikrokavitet som støtter stabile Frenkel exciton-polaritoner ved romtemperatur. I februar 2018 rapporterte forskere oppdagelsen av en ny trefotonform av lys , som kan involvere polaritoner, som kan være nyttig i utviklingen av kvantemaskiner .
Typer
En polariton er resultatet av kombinasjonen av et foton med en polær eksitasjon i et materiale. Følgende er typer polaritoner:
- Fononpolitroner skyldes kobling av et infrarødt foton med et optisk fonon ;
- Exciton polaritoner skyldes kobling av synlig lys med en exciton ;
- Intersubband polaritons resulterer fra kobling av en infrarød eller terahertz- foton med en intersubband eksitasjon ;
- Surface plasmon polaritons skyldes kobling av overflate plasmoner med lys (bølgelengden avhenger av stoffet og dets geometri);
- Bragg polaritoner ("Braggoritons") er resultatet av kobling av Bragg foton -moduser med bulk eksitoner ;
- Plexcitons skyldes kobling av plasmoner med excitons;
- Magnon polaritoner skyldes kobling av magnon med lys;
- pi-tonn skyldes kobling av vekslende ladnings- eller spinsvingninger med lys, tydelig forskjellig fra magnon- eller eksitonpolitroner;
- Cavity polaritons.
Se også
Referanser
Videre lesning
- Baker-Jarvis, J. (2012). "Interaksjonen mellom radiofrekvensfelt med dielektriske materialer i makroskopiske til mesoskopiske skalaer" . Journal of Research ved National Institute of Standards and Technology . Nasjonalt institutt for vitenskap og teknologi. 117 : 1–60. doi : 10.6028/jres.117.001 . PMC 4553869 . PMID 26900513 .
- Fano, U. (1956). "Atomteori om elektromagnetiske interaksjoner i tette materialer". Fysisk gjennomgang . 103 (5): 1202–1218. Bibcode : 1956PhRv..103.1202F . doi : 10.1103/PhysRev.103.1202 .
- Hopfield, JJ (1958). "Teori om bidrag til eksitoner til den komplekse dielektriske konstanten av krystaller". Fysisk gjennomgang . 112 (5): 1555–1567. Bibcode : 1958PhRv..112.1555H . doi : 10.1103/PhysRev.112.1555 .
- "Ny type superdatamaskin kan være basert på en" magisk støv "kombinasjon av lys og materie" . University of Cambridge. 25. september 2017 . Hentet 28. september 2017 .
Eksterne linker
- YouTube-animasjon som forklarer hva som er polariton i en halvleder-mikro-resonator.
- Beskrivelse av den eksperimentelle forskningen på polaritonvæsker ved Institute of Nanotechnologies.
arXiv: 1902.09342