Một quasiparticle mới là một phần vật chất, một phần ánh sáng đã xuất hiện trong các thí nghiệm của các nhà nghiên cứu tại Đại học Thành phố New York, Hoa Kỳ, những người đã quan sát nó bằng cách ghép ánh sáng vào một chồng nam châm hai chiều siêu mỏng. Công việc này có thể có ý nghĩa đối với các thiết bị như laser hoặc lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số.
Kết hợp chặt chẽ ánh sáng với vật chất là một cách nổi tiếng về các đặc tính kỹ thuật như từ tính, tính siêu dẫn và tính sắt điện trong vật liệu lượng tử. Một cách để làm điều này là thiết lập tương tác giữa các hạt cơ bản và các vi hốc quang học, là những cấu trúc trong đó ánh sáng bị phản xạ qua lại giữa hai hoặc nhiều gương.
Liên kết mạnh các photon với các exciton tương quan spin
Trong công trình mới, các nhà nghiên cứu do Vinod menon đã nghiên cứu một vật liệu có công thức hóa học NiPS3. Vật liệu này thuộc họ hóa học được gọi là thiophosphat kim loại chuyển tiếp, và các nhà vật lý vật chất cô đặc gọi nó là chất cách điện từ trường van der Waals (vdW) - tức là vật liệu hai chiều chứa các hạt tương quan chặt chẽ làm phát sinh nhiều loại của pha điện tử và pha từ.
Khi các nhà nghiên cứu đặt một đống NiPS siêu mỏng3 các lớp bên trong một vi trọng lực quang học, họ đã quan sát thấy sự kết hợp mạnh mẽ giữa các exciton tương quan spin (các quasiparte được tạo thành từ các cặp lỗ trống điện tử) trong vật liệu và các photon bị mắc kẹt giữa các gương của khoang. Sự kết hợp photon-exciton này đã tạo ra một loại quasiparte chưa được quan sát trước đây được gọi là exciton-polariton có các đặc tính của exciton, photon và spin.
Một phần ánh sáng, một phần vấn đề
Vì các quasiparte mới này thực chất là “một phần ánh sáng”, chúng hoạt động giống như các photon ở nhiều khía cạnh, nói Florian Dirnberger, ai là tác giả chính của một bài báo trong Công nghệ nano tự nhiên trên công việc. “Tuy nhiên, phần vật chất của chúng bắt nguồn từ một vật liệu từ tính, vì vậy các đặc tính của nó gắn chặt với trật tự phản sắt từ của vật liệu,” ông nói thêm. "Điều này làm phát sinh phân cực tuyến tính mạnh."
Hiệu ứng Josephson dị thường xuất hiện trong chất cách điện topo
Theo các nhà nghiên cứu, phương pháp giao thoa ánh sáng với vật liệu từ tính này là một con đường đầy hứa hẹn hướng tới các hiệu ứng quang từ hiệu quả có thể có ứng dụng trong laser và trong lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số. Hơn nữa, lớp giả hạt từ tính mới có thể được sử dụng cho sự tải nạp lượng tử thông qua tương tác giữa các nam châm tần số thấp (dao động tập thể của các momen từ spin của vật liệu), các exciton tần số cao và ánh sáng khả kiến.
Các thành viên của nhóm cho biết họ hiện có kế hoạch mở rộng nghiên cứu của mình nhằm cố gắng hiểu rõ hơn về vai trò của chân không điện động lượng tử khi các vật liệu lượng tử được đặt vào trong các hốc quang học. Họ hy vọng nhận ra các pha lượng tử mới của vật chất không có đối trọng trong chế độ (cân bằng nhiệt động) cổ điển.
