Partikel semu baru yang merupakan bagian materi, sebagian cahaya telah muncul dalam eksperimen oleh para peneliti di City College of New York, AS, yang mengamatinya dengan menggabungkan cahaya ke tumpukan antiferromagnet dua dimensi ultratipis. Pekerjaan itu bisa berimplikasi pada perangkat seperti laser atau untuk penyimpanan data digital.
Menggabungkan cahaya dengan kuat ke materi adalah cara yang terkenal dari sifat rekayasa seperti magnet, superkonduktivitas, dan feroelektrik dalam material kuantum. Salah satu cara untuk melakukannya adalah dengan mengatur interaksi antara partikel elementer dan rongga mikro optik, yang merupakan struktur di mana cahaya dipantulkan bolak-balik antara dua cermin atau lebih.
Sangat menggabungkan foton dengan rangsangan berkorelasi spin
Dalam karya baru, peneliti dipimpin oleh Vinod Menon mempelajari suatu bahan dengan rumus kimia NiPS3. Bahan ini milik keluarga kimia yang dikenal sebagai logam transisi tiofosfat, dan fisikawan benda terkondensasi mengetahuinya sebagai isolator magnetik van der Waals (vdW) – yaitu, bahan dua dimensi yang mengandung partikel berkorelasi kuat yang menimbulkan variasi fase elektronik dan magnetik.
Saat para peneliti menempatkan setumpuk ultrathin NiPS3 lapisan dalam mikrokavitas optik, mereka mengamati kopling yang kuat antara rangsangan berkorelasi spin (quasipartikel yang terbuat dari pasangan lubang elektron) dalam material dan foton yang terperangkap di antara cermin rongga. Kopling foton-eksiton ini memunculkan jenis partikel kuasi yang sebelumnya tidak teramati yang dikenal sebagai eksiton-polariton yang memiliki sifat eksiton, foton, dan putaran.
Sebagian ringan, sebagian materi
Karena quasipartikel baru ini, pada dasarnya, "sebagian ringan", mereka berperilaku seperti foton dalam banyak hal, kata Florian Dirnberger, yang merupakan penulis utama makalah di Nanoteknologi Alam pada pekerjaan. "Bagian materi mereka, bagaimanapun, berasal dari bahan magnetik, sehingga sifat-sifatnya sangat terkait dengan tatanan antiferomagnetik dari bahan tersebut," tambahnya. “Ini menimbulkan polarisasi linier yang kuat.”
Efek Josephson yang tidak wajar muncul dalam isolator topologi
Menurut para peneliti, pendekatan interfacing cahaya dengan bahan magnetik ini merupakan jalur yang menjanjikan menuju efek magneto-optik yang efisien yang dapat diterapkan dalam laser dan penyimpanan data digital. Terlebih lagi, kelas baru quasipartikel magnetik dapat digunakan untuk transduksi kuantum melalui interaksi antara magnon frekuensi rendah (osilasi kolektif momen magnetik spin suatu material), rangsangan frekuensi tinggi, dan cahaya tampak.
Anggota tim mengatakan mereka sekarang berencana untuk memperluas studi mereka dalam upaya untuk lebih memahami peran vakum elektrodinamika kuantum ketika bahan kuantum ditempatkan ke dalam rongga optik. Mereka berharap untuk mewujudkan fase kuantum baru dari materi yang tidak memiliki padanan dalam rezim klasik (keseimbangan termodinamika).
