এক্সাইটন-পোলারিটনগুলি ভ্যান ডার ওয়ালস স্ফটিকগুলিতে ম্যাগনেটো-অপটিক্যাল প্রতিক্রিয়া বাড়ায় - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

গবেষকদের একটি আন্তর্জাতিক দল দেখিয়েছে যে হাইব্রিড আলো-বস্তুর কোয়াসিপার্টিকেল স্তরযুক্ত স্ফটিকগুলিতে চৌম্বক-অপটিক্যাল প্রভাবকে উন্নত করতে পারে। এই গবেষণাটি ম্যাগনেটো-অপ্টিক ডিভাইসগুলির বিকাশের জন্য শক্তিশালী প্রভাব ফেলেছে, যেমন সেন্সর এবং ইমেজিং ডিভাইস, যা পদার্থগুলিতে চৌম্বকীয় ডোমেনগুলির সরাসরি সংকল্প এবং ম্যাপিংয়ের অনুমতি দেয়। গবেষণাটি উচ্চ-গতির সুইচ এবং সমস্ত অপটিক্যালি নিয়ন্ত্রিত চৌম্বকীয় মেমরি ডিভাইস তৈরি করতে পারে।

এই গবেষণায় কোয়াসিকণাগুলি ছিল এক্সাইটন-পোলারিটন, যা হাইব্রিড আলোক পদার্থের অবস্থা যা একটি অপটিক্যাল গহ্বরে ঘটতে পারে যেখানে গহ্বর ফোটন মোড এবং আবদ্ধ ইলেক্ট্রন-গর্ত জোড়া: এক্সিটনগুলির মধ্যে পর্যাপ্ত মিথস্ক্রিয়া রয়েছে। যেমন সিস্টেমটিকে "দৃঢ়ভাবে সংযুক্ত" হিসাবে বর্ণনা করা হয়েছে এবং পোলারিটনগুলি আলো এবং পদার্থ উভয়ের বৈশিষ্ট্যযুক্ত বৈশিষ্ট্যের অধিকারী। তাদের কম কার্যকর ভর এবং স্বল্প জীবনকাল (ফটোনিক বৈশিষ্ট্য) এবং তাদের যোগাযোগ করার শক্তিশালী ক্ষমতা (এক্সিটোনিক বৈশিষ্ট্য) কারণে, পোলারিটনগুলি উচ্চ-গতির, কম-ক্ষতির প্রযুক্তিগত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অত্যন্ত আগ্রহের বিষয়, যেমন কম আলোর সেন্সর, লজিক ডিভাইস, এবং কোয়ান্টাম যোগাযোগ।

ম্যাগনেটো-অপটিক্যাল ডিভাইসগুলির বিকাশের উপরও উল্লেখযোগ্য ফোকাস করা হয়েছে, যা প্রয়োগকৃত চৌম্বক ক্ষেত্র ব্যবহার করে আলোকে ম্যানিপুলেট করার অনুমতি দেয়। এই ধরনের ডিভাইস তৈরির জন্য এক্সিটন এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কে একটি বিস্তৃত বোঝার প্রয়োজন। এই মিথস্ক্রিয়াগুলি অধ্যয়ন করার জন্য, একটি শক্তিশালী চৌম্বক-অপটিক প্রতিক্রিয়া সহ একটি উপাদান থাকা প্রয়োজন। এই ধরনের উপাদান খুঁজে পাওয়া কঠিন ছিল, কিন্তু চৌম্বক ভ্যান ডার ওয়ালস (ভিডিডাব্লু) স্ফটিকগুলি সম্প্রতি খুব প্রতিশ্রুতিশীল হিসাবে দেখানো হয়েছে।

এই সর্বশেষ গবেষণায়, একটি আন্তর্জাতিক দলের সহযোগিতায় নিউইয়র্কের সিটি কলেজ এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের CUNY-এর অ্যাডভান্সড সায়েন্স রিসার্চ সেন্টারের বিজ্ঞানীরা দেখিয়েছেন যে এক্সাইটন-পোলারিটনের উপস্থিতি এই পদার্থগুলিতে ম্যাগনেটো-অপটিক্যাল প্রতিক্রিয়াকে আরও বাড়িয়ে তুলতে পারে। . তাদের গবেষণায় একটি গবেষণাপত্রে বর্ণনা করা হয়েছে প্রকৃতি.

চৌম্বকীয়ভাবে নিয়ন্ত্রিত excitons

এই গবেষণায় ব্যবহৃত vdW স্ফটিকগুলি ছিল ক্রোমিয়াম সালফাইড ব্রোমাইড (CrSBr), যা দুর্বল ভ্যান ডার ওয়াল বাহিনী দ্বারা একসাথে রাখা CrSBr এর আধা-2D স্তর নিয়ে গঠিত। নিম্ন তাপমাত্রায়, উপাদানটি একটি অ্যান্টিফেরোম্যাগনেটিক অবস্থায় থাকে যেখানে সন্নিহিত স্তরগুলির ইলেক্ট্রন স্পিনগুলি বিপরীতভাবে সারিবদ্ধ থাকে। যাইহোক, একটি মাঝারি চৌম্বকীয় ক্ষেত্র প্রয়োগ করে স্ফটিকগুলিকে ফেরোম্যাগনেটিক অবস্থায় (সমস্ত স্পিন সারিবদ্ধ) পরিবর্তন করা সম্ভব। যদিও এই পরিবর্তনের ফলে প্রায়শই একটি চৌম্বক-অপটিক প্রভাব দেখা দেয় যা আলোর মেরুকরণ বা তীব্রতা পরিবর্তন করে (অধিকাংশ বিদ্যমান ম্যাগনেটো-অপ্টিক ডিভাইসগুলি যে প্রভাবগুলির উপর নির্ভর করে), CrSBr-এ এটি হল এক্সিটন শক্তি - এবং সেইজন্য পদার্থের অপটিক্যাল স্পেকট্রাম - যা পরিবর্তিত

এই গবেষণায়, ফ্লোরিয়ান ডির্নবার্গার, জিয়ামিন কোয়ান এবং সহকর্মীরা দুটি ধরণের CrSBr গহ্বর অধ্যয়ন করেছিলেন। প্রথমটি একটি ঐতিহ্যগত অপটিক্যাল গহ্বরের অনুরূপ যেখানে একটি CrSBr স্ফটিকের উভয় পাশে বাহ্যিক, উচ্চ-প্রতিফলিত আয়না জমা করা হয়েছিল। দ্বিতীয়টি একটি "আয়নাবিহীন" গহ্বর গঠন করে গহ্বরের ফোটন মোডকে সীমাবদ্ধ করার জন্য স্ফটিক এবং এর পরিবেশের মধ্যে শক্তিশালী অস্তরক বৈসাদৃশ্যের উপর নির্ভর করে। CrSBr স্ফটিকগুলির অত্যন্ত বড় এক্সাইটন অসিলেটর শক্তির কারণে, ফোটন মোড এবং চৌম্বকীয় এক্সিটনগুলির মধ্যে শক্তিশালী সংযোগ - এবং তাই এক্সাইটন-পোলারিটনের উপস্থিতি - পরিলক্ষিত হয়েছিল।

ব্যান্ডউইথ বুস্টিং

স্ফটিকগুলিতে একটি বাহ্যিক চৌম্বকীয় ক্ষেত্র প্রয়োগ করে, গবেষকরা বিপরীত-সারিবদ্ধ স্পিনগুলির মধ্যে কোণ কমাতে সক্ষম হন। এর ফলে এক্সাইটন শক্তি হ্রাস পায় এবং ক্রিস্টালগুলিকে ফেরোম্যাগনেটিক থেকে ফেরোম্যাগনেটিক অবস্থায় পরিবর্তন করে। এই শক্তির পরিবর্তন পোলারিটনগুলির আপেক্ষিক এক্সাইটন-ফোটন ভগ্নাংশকে পরিবর্তন করে, তাদের শক্তির মাত্রা পরিবর্তন করে এবং পরিমাপিত প্রতিফলিত বর্ণালী পরিবর্তন করে।

একটি দুর্বলভাবে সংযুক্ত CrSBr ক্রিস্টালে (বাহ্যিক আয়না ছাড়া), ম্যাগনেটো-অপ্টিক প্রতিক্রিয়া শুধুমাত্র এক্সাইটন শক্তির চারপাশে ঘটবে। এই দৃঢ়ভাবে-সংযোজিত সিস্টেমে, তবে, পোলারিটন স্টেটগুলি ব্যান্ড গ্যাপের অনেক নীচে বিদ্যমান, যা ম্যাগনেটো-অপটিক্যাল প্রতিক্রিয়ার উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধিপ্রাপ্ত ব্যান্ডউইথ দেয়।

গবেষকরা সিস্টেমে ম্যাগননের প্রভাবও তদন্ত করেছেন। এগুলি বিপরীত-সারিবদ্ধ স্পিনগুলির মধ্যে কোণে পরিমাপযুক্ত দোলন যা এক্সাইটন শক্তিকেও পরিবর্তন করে। সুসংগত ম্যাগনন তৈরি করতে আল্ট্রাশর্ট লেজারের ডাল ব্যবহার করে, তারা দেখেছে যে গহ্বরের প্রতিফলিত বর্ণালী CrSBr-এ সুসংগত ম্যাগননগুলির সাথে মিলিত ফ্রিকোয়েন্সি সহ দোলন প্রদর্শন করে। যদিও এই প্রভাব উভয় গহ্বরে দেখা যায়, পোলারিটনগুলির হ্রাসকৃত রেখাপ্রস্থের কারণে এটি বহিরাগত আয়না সহ নমুনায় ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায়।

সমন্বয় সবসময় প্রয়োজন হয় না

আশ্চর্যজনকভাবে, গবেষকরা আরও লক্ষ্য করেছেন যে অসংলগ্ন ম্যাগনন, যা তাপীয়ভাবে উত্পন্ন হয়, একটি উচ্চারিত চৌম্বক-অপটিক্যাল প্রতিক্রিয়া তৈরি করতে পারে। এই অধ্যয়ন পর্যন্ত, এটি মনে করা হয়েছিল যে এই ধরনের প্রভাবের জন্য সুসংগতি প্রয়োজন ছিল। তাত্ত্বিক মডেলিং ব্যবহার করে, গবেষকরা এখন দেখিয়েছেন যে, একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রার নিচে, CrSBr-এ এক্সিটনগুলির তাপমাত্রা-নির্ভরতা মূলত অসামঞ্জস্যপূর্ণ ম্যাগননের জনসংখ্যা দ্বারা প্রভাবিত হয়। এটি দেখায় যে এই ধরনের সিস্টেমে পোলারিটনগুলির অপটিক্যাল স্পেকট্রোস্কোপি চৌম্বকীয় স্ফটিকগুলিতে অসামঞ্জস্যপূর্ণ ম্যাগননগুলি অধ্যয়নের জন্য একটি নতুন পদ্ধতি হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।

এক্সাইটন-পোলারিটন ভ্যান ডার ওয়ালস স্ফটিকগুলিতে ম্যাগনেটো-অপটিক্যাল প্রতিক্রিয়া বাড়ায়

তার গবেষণায়, দলটি দেখিয়েছে যে এক্সাইটন-পোলারিটনের কারণে একটি সিস্টেমে শক্তির স্তরের পরিবর্তনকে ব্যবহার করে, একটি চৌম্বকীয় ভিডিডাব্লু স্ফটিকের ম্যাগনেটো-অপ্টিক প্রতিক্রিয়াগুলির শক্তি এবং বর্ণালী ব্যান্ডউইথ বাড়ানো সম্ভব। এই ধরনের প্রতিক্রিয়াগুলির এই প্রদর্শিত সুরযোগ্যতা উপন্যাসের ম্যাগনেটো-অপটিক সুইচ, সেন্সর এবং আরও অনেক কিছুর বিকাশ এবং অধ্যয়নের জন্য অত্যন্ত প্রতিশ্রুতিবদ্ধ।

"আমাদের গবেষণায় পর্যবেক্ষণ করা চুম্বকত্ব এবং আলোর দৃঢ় মিথস্ক্রিয়া প্রদত্ত," ডির্নবার্গার ব্যাখ্যা করেন, যিনি এর প্রথম লেখক প্রকৃতি কাগজ "এটা সম্ভব যে একদিন চৌম্বকীয় লেজার এবং সব-অপটিকলি নিয়ন্ত্রিত চৌম্বকীয় মেমরি ডিভাইসগুলি চৌম্বক-অপটিক প্রযুক্তিতে বিপ্লব ঘটাতে পারে।"

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। মোটরগাড়ি / ইভি, কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• চার্টপ্রাইম। ChartPrime এর সাথে আপনার ট্রেডিং গেমটি উন্নত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• ব্লকঅফসেট। পরিবেশগত অফসেট মালিকানার আধুনিকীকরণ। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/exciton-polaritons-enhance-magneto-optical-responses-in-van-der-waals-crystals/