半光半物质准粒子出现在范德华磁铁中

美国纽约城市学院的研究人员在实验中出现了一种新的准粒子，它部分是物质，部分是光，他们通过将光耦合到一堆超薄二维反铁磁体上来观察它。 这项工作可能会对激光等设备或数字数据存储产生影响。

将光强耦合到物质是一种众所周知的工程特性方法，例如量子材料中的磁性、超导性和铁电性。 一种方法是在基本粒子和光学微腔之间建立相互作用，光学微腔是光在两个或多个镜子之间来回反射的结构。

光子与自旋相关激子的强耦合

在这项新工作中，研究人员由 维诺德·梅农 研究了一种化学式为 NiPS 的材料₃. 这种材料属于称为过渡金属硫代磷酸盐的化学家族，凝聚态物理学家将其称为范德华 (vdW) 磁绝缘体，即一种包含强相关粒子的二维材料，可产生多种的电子相和磁相。

当研究人员放置一堆超薄 NiPS₃ 在光学微腔内的层中，他们观察到材料中的自旋相关激子（由电子 - 空穴对制成的准粒子）与被困在腔镜之间的光子之间的强耦合。 这种光子-激子耦合产生了一种以前未被观察到的准粒子类型，称为激子-极化子，它具有激子、光子和自旋的特性。

部分光，部分物质

由于这些新的准粒子实际上是“部分光”，它们在许多方面表现得像光子，说 弗洛里安·迪恩伯格，谁是论文的第一作者 自然纳米技术 在工作上。 “然而，它们的物质部分来自磁性材料，因此它的特性与材料的反铁磁顺序密切相关，”他补充道。 “这会产生强烈的线性极化。”

据研究人员称，这种将光与磁性材料连接的方法是实现高效磁光效应的一条有希望的途径，可应用于激光器和数字数据存储。 更重要的是，新型磁性准粒子可以通过低频磁子（材料的自旋磁矩的集体振荡）、高频激子和可见光之间的相互作用用于量子转换。

该团队的成员表示，他们现在计划扩展他们的研究，以试图更好地了解将量子材料放入光学腔时量子电动真空的作用。 他们希望实现在经典（热力学平衡）体系中没有对应物的新型物质量子相。