Los físicos han desarrollado un nuevo sistema óptico con características topológicas ajustadas eléctricamente

Científicos de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia en colaboración con la Universidad Tecnológica Militar, el CNR Nanotec italiano, la Universidad británica de Southampton y la Universidad de Islandia han obtenido un nuevo sistema fotónico con características topológicas sintonizadas eléctricamente, construido con perovskita y cristales líquidos. Su investigación fue publicada en la más reciente progreso de la ciencia.

Las perovskitas son materiales que tienen el potencial de revolucionar la energía. Estos son materiales duraderos y fáciles de producir, cuya propiedad especial es un alto coeficiente de absorción de luz solar, y por lo tanto se utilizan para construir nuevas células fotovoltaicas más eficientes. En los últimos años se han utilizado las propiedades de emisión de este material, que hasta ahora se han subestimado.

“Hemos observado que la perovskita bidimensional es muy estable en Temperatura ambiente, tiene una alta energía de enlace de excitón y una alta eficiencia cuántica”, dice la estudiante de doctorado Carolina Lempica Merrick de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia, primera autora de la publicación. Estas propiedades especiales se pueden utilizar en la construcción de fuentes de luz tanto eficientes como no convencionales. Esto es importante para aplicaciones en nuevos sistemas fotovoltaicos. «

“En particular, se planea usar perovskita para procesar información con alta eficiencia energética”, agrega Barbara Petka, investigadora de la Universidad de Varsovia.

Los científicos pudieron crear un sistema en el que los excitones de una perovskita bidimensional están fuertemente acoplados a los fotones atrapados en una estructura fotónica bidimensional: una cavidad óptica bidimensional llena de cristal líquido.

«En tal sistema, se crean nuevas cuasipartículas: un polaritón excitónico, conocido principalmente por la posibilidad de una transición de fase a un condensado de Bose-Einstein que no está en equilibrio, la formación de estados superfluidos a temperatura ambiente y la emisión de luz fuerte similar a luz laserBárbara Petka explica.

“Nuestro sistema ha resultado ser una plataforma ideal para crear bandas de energía óptica con una curvatura de Berry distinta de cero y para estudiar los efectos de la órbita de espín óptico que imitan los observados previamente en la física de semiconductores en temperaturas criogénicas”, explica Mateusz Kroll, estudiante de doctorado de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia. En este caso, hemos restablecido el acoplamiento de espín de Rashba-Dresselhaus en el régimen de acoplamiento fuerte de materia ligera a temperatura ambiente. «

«La creación de una tira de polaritón con una curvatura de Berry distinta de cero fue posible gracias a un diseño de evolución especial de moléculas de cristal líquido en la superficie de los espejos», explica el coautor del estudio, Victor Pecic, de la Universidad Militar. tecnología, en la que se fabricaron las cavidades ópticas probadas.

La curvatura de Berry describe cuantitativamente las propiedades topológicas de las bandas de energía en materiales similares a 3D Aisladores topológicos“Will son metaloides y materiales de Dirac”, explica Helge Sigurdsson de la Universidad de Islandia. Desempeña un papel importante en el transporte anómalo y el efecto Hall cuántico. En los últimos años se han llevado a cabo muchos experimentos pioneros en el diseño y estudio de bandas de energía geométricas y topológicas en gases atómicos ultrafríos y fotónica».

“La estructura óptica en este trabajo fue desarrollada usando Acoplamiento espín-órbita y las propiedades de los polaritones, abre el camino para estudiar los estados topológicos de los fluidos ligeros a temperatura ambiente”, explica Jacek Szczytko de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia.

Además, se puede utilizar en redes neuronales ópticas, donde control preciso Sobre las propiedades no lineales de los fotones es fundamental”, añade Barbara Petka.

Proporcionado por la Universidad de Varsovia, Facultad de Física