یک شبه ذره جدید که بخشی از ماده، جزئی نور است، در آزمایش‌های محققان کالج شهر نیویورک، ایالات متحده که آن را با جفت کردن نور به پشته‌ای از ضد فرومغناطیس‌های دوبعدی فوق نازک مشاهده کردند، پدیدار شد. این کار می‌تواند پیامدهایی برای دستگاه‌هایی مانند لیزر یا ذخیره‌سازی داده‌های دیجیتال داشته باشد.
جفت شدن شدید نور با ماده روشی شناخته شده برای خواص مهندسی مانند مغناطیس، ابررسانایی و فروالکتریکی در مواد کوانتومی است. یکی از راه‌های انجام این کار، برقراری برهمکنش‌های بین ذرات بنیادی و ریزحفره‌های نوری است، که ساختارهایی هستند که در آن نور بین دو یا چند آینه به عقب و جلو بازتاب می‌شود.
اتصال قوی فوتون ها با اکسیتون های همبسته با اسپین
در کار جدید، محققان به رهبری وینود منون ماده ای با فرمول شیمیایی NiPS را مطالعه کرد3. این ماده متعلق به یک خانواده شیمیایی به نام تیوفسفات‌های فلزات واسطه است و فیزیکدانان ماده متراکم آن را به عنوان یک عایق مغناطیسی واندروالس (vdW) می‌شناسند - یعنی یک ماده دو بعدی حاوی ذرات قوی مرتبط که باعث ایجاد انواع مختلفی می‌شود. فازهای الکترونیکی و مغناطیسی
هنگامی که محققان یک پشته از NiPS بسیار نازک قرار دادند3 لایه‌های درون یک ریزحفره نوری، آنها یک جفت قوی بین اکسیتون‌های مرتبط با اسپین (شبه ذرات ساخته شده از جفت الکترون-حفره) در ماده و فوتون‌های به دام افتاده بین آینه‌های حفره را مشاهده کردند. این جفت شدن فوتون-اکسایتون نوعی شبه ذره را که قبلاً مشاهده نشده بود به وجود آورد که به عنوان اکسایتون-پلاریتون شناخته می شد که دارای خواص اکسیتون، فوتون و اسپین است.
قسمت نور، قسمت ماده
از آنجایی که این شبه ذرات جدید در واقع "نور جزئی" هستند، از بسیاری جهات مانند فوتون عمل می کنند. فلوریان دیرنبرگر، که نویسنده اصلی مقاله در نانوتکنولوژی طبیعت روی کار او می افزاید: «اما بخش ماده آنها از یک ماده مغناطیسی سرچشمه می گیرد، بنابراین خواص آن به شدت با نظم ضد فرومغناطیسی ماده مرتبط است. "این باعث قطبش خطی قوی می شود."
اثر غیرعادی جوزفسون در یک عایق توپولوژیکی ظاهر می شود
به گفته محققان، این رویکرد ارتباط بین نور با مواد مغناطیسی مسیری امیدوارکننده به سوی اثرات مغناطیسی نوری کارآمد است که می تواند در لیزرها و ذخیره داده های دیجیتال کاربرد داشته باشد. علاوه بر این، کلاس جدید شبه ذرات مغناطیسی را می توان برای انتقال کوانتومی از طریق برهمکنش بین مگنون های فرکانس پایین (نوسانات جمعی گشتاورهای مغناطیسی اسپین یک ماده)، اکسیتون های فرکانس بالا و نور مرئی استفاده کرد.
اعضای این تیم می گویند که اکنون قصد دارند مطالعه خود را در تلاش برای درک بهتر نقش خلاء الکترودینامیکی کوانتومی هنگامی که مواد کوانتومی در حفره های نوری قرار می گیرند، گسترش دهند. آنها امیدوارند که فازهای کوانتومی جدیدی از ماده را که مشابهی در رژیم کلاسیک (تعادل ترمودینامیکی) ندارند، درک کنند.
