Поляритон - Polariton

Дисперсионное соотношение фононных поляритонов в GaP . Красные кривые - это зависимости дисперсии несвязанных фононов и фотонов, черные кривые - результат взаимодействия (сверху вниз: верхний поляритон, LO-фонон, нижний поляритон).

In physics, polaritons /pəˈlærɪtɒnz, poʊ-/ are quasiparticles resulting from strong coupling of electromagnetic waves with an electric or magnetic dipole-carrying excitation. They are an expression of the common quantum phenomenon known as level repulsion, also known as the avoided crossing principle. Polaritons describe the crossing of the dispersion of light with any interacting resonance. To this extent polaritons can also be thought of as the new normal modes of a given material or structure arising from the strong coupling of the bare modes, which are the photon and the dipolar oscillation. The polariton is a bosonic quasiparticle, and should not be confused with the polaron (a fermionic quasiparticle), which is an electron plus an attached phonon cloud.

Всякий раз, когда справедлива поляритонная картина (т. Е. Когда предел слабой связи является недопустимым приближением), модели фотонов, свободно распространяющихся в кристаллах, недостаточно. Основная особенность поляритонов - это сильная зависимость скорости распространения света через кристалл от частоты фотона. Для экситон-поляритонов большое количество экспериментальных результатов по различным аспектам было получено в случае оксида меди (I) .

История

Колебания в ионизированных газах наблюдались Тонксом и Ленгмюром в 1929 году. Теоретически поляритоны были впервые рассмотрены Толпыго . В советской научной литературе они были названы легкими экситонами. Это название было предложено Пекаром , но термин поляритон, предложенный Хопфилдом , был принят. Связанные состояния электромагнитных волн и фононов в ионных кристаллах и их дисперсионные соотношения, известные теперь как фононные поляритоны, были получены Толпыго в 1950 году и, независимо, Хуангом в 1951 году. Коллективные взаимодействия были опубликованы Пайнсом и Бомом в 1952 году, а плазмоны были опубликованы. описан в серебре Фрёлихом и Пельцером в 1955 году. Ричи предсказал поверхностные плазмоны в 1957 году, затем Ричи и Элдридж опубликовали эксперименты и предсказания испускаемых фотонов облученной металлической фольги в 1962 году. Отто впервые опубликовал статью о поверхностных плазмон-поляритонах в 1968 году. Сверхтекучесть при комнатной температуре Поляритонов наблюдали в 2016 году Джованни Лерарио и др. в Институте нанотехнологий CNR NANOTEC с использованием органической микрополости, поддерживающей стабильные экситон-поляритоны Френкеля при комнатной температуре. В феврале 2018 года ученые сообщили об открытии новой трехфотонной формы света , которая может включать поляритоны, что может быть полезно при разработке квантовых компьютеров .

Типы

Поляритон - это результат комбинации фотона с полярным возбуждением в материале. Вот типы поляритонов:

Фононные поляритоны возникают в результате взаимодействия инфракрасного фотона с оптическим фононом ;
Экситонные поляритоны возникают в результате взаимодействия видимого света с экситоном ;
Межподзонные поляритоны возникают в результате взаимодействия инфракрасного или терагерцового фотона с межподзонным возбуждением ;
Поверхностные плазмонные поляритоны возникают в результате взаимодействия поверхностных плазмонов со светом (длина волны зависит от вещества и его геометрии);
Брэгговские поляритоны («брэггоритоны») возникают в результате взаимодействия мод брэгговских фотонов с объемными экситонами ;
Плекситоны возникают в результате связывания плазмонов с экситонами;
Магнонные поляритоны возникают в результате взаимодействия магнона со светом;
пи-тоны возникают в результате взаимодействия переменных зарядовых или спиновых флуктуаций со светом, в отличие от магнонных или экситонных поляритонов;
Резонаторные поляритоны.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

Бейкер-Джарвис, Дж. (2012). «Взаимодействие радиочастотных полей с диэлектрическими материалами в макроскопическом и мезоскопическом масштабах» . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . Национальный институт науки и технологий. 117 : 1–60. DOI : 10,6028 / jres.117.001 . PMC 4553869 . PMID 26900513 .
Фано, У. (1956). «Атомная теория электромагнитных взаимодействий в плотных материалах». Физический обзор . 103 (5): 1202–1218. Bibcode : 1956PhRv..103.1202F . DOI : 10.1103 / PhysRev.103.1202 .
Хопфилд, Дж. Дж. (1958). «Теория вклада экситонов в комплексную диэлектрическую проницаемость кристаллов». Физический обзор . 112 (5): 1555–1567. Bibcode : 1958PhRv..112.1555H . DOI : 10.1103 / PhysRev.112.1555 .
«Суперкомпьютер нового типа может быть основан на сочетании света и материи« волшебная пыль »» . Кембриджский университет. 25 сентября 2017 . Проверено 28 сентября 2017 года .

внешние ссылки

arXiv: 1902.09342

Languages

In other projects