연구원들은 광자-포논의 돌파구를 발표했습니다.

상단에 육각형 질화붕소 층이 있는 위상학적으로 구별되는 광결정(주황색 및 파란색)은 위상 조명 및 격자 진동의 결합을 허용하여 1D 채널을 따라 강력한 방식으로 직접 지시될 ​​수 있는 반진동 반 키랄 광 여기를 형성할 수 있습니다. 크레딧: Filip Komisarenko 및 Sriram Gudala

City College of New York 팀의 새로운 연구는 두 가지 다른 물질 상태를 결합하는 새로운 방법을 밝혀냈습니다. 처음으로 위상 광자(빛)가 격자 진동(포논이라고도 함)과 결합되어 강력하고 제어 가능한 방식으로 전파를 조작합니다.


이 연구는 연속 변형에서 기하학적 객체의 일부를 변경할 때 일정하게 유지되는 보존된 양(위상적 불변성)에 대한 위상 수학적 분야의 기본 아이디어를 활용하는 포토닉스의 새로운 추세인 위상 광자학을 사용했습니다. 이러한 상수의 가장 간단한 예 중 하나는 구멍의 수로, 예를 들어 토폴로지 관점에서 도넛과 컵을 동등하게 만듭니다. 위상 특성은 광자가 전파 중에 회전할 때 광자에 키랄성을 부여하여 위상이 다른 재료 사이의 계면을 따라 결함에 대한 견고성 및 단방향 전파와 같은 독특하고 예상치 못한 특성을 생성합니다. 결정의 진동과의 상호 작용 덕분에 이러한 채널 나선 광자를 사용할 수 있습니다. 적외선 진동으로.

이 작업의 의미는 광범위하며 특히 연구자들이 분자의 진동 패턴을 결정하는 데 사용되는 라만 분광계를 개발할 수 있습니다. 이 연구는 또한 진동 분광법에 대한 약속을 가지고 있습니다. 적외선 분광계– 흡수, 방출 또는 반사를 통해 물질과 적외선 복사의 상호 작용을 측정합니다. 그런 다음 연구, 식별 및 특성화에 사용할 수 있습니다. 화학.

“우리는 나선형 광자를 다음과 연관시킵니다. 모세관 진동 안에 육각형 질화붕소새로운 하이브리드 물질의 생성은 포논-폴라리톤(phonon-polaritons)으로 지칭된다고 뉴욕시 그로브 공과대학(Grove School of Engineering)의 수석 저자이자 물리학자인 Alexander Khanikev가 말했습니다. 그리고 절반의 진동. 적외선과 격자 진동은 열과 관련이 있기 때문에 빛과 열을 함께 전파하는 새로운 채널을 만들었습니다. 일반적으로 망막 진동은 제어하기가 매우 어렵고 결함과 날카로운 모서리 주변으로 지시하는 것은 이전에는 불가능했습니다.”

새로운 방법론은 또한 전자기파를 통해 열이 소산되는 에너지 전달의 한 형태인 벡터 복사 열 전달을 구현할 수 있습니다.

Khanekiv 교수 그룹의 박사후 연구원이자 원고의 첫 번째 저자인 Dr. Sriram Gudala가 추가되었습니다. “이 방법을 사용하면 입사 레이저 빔의 편광을 간단히 전환하여 이러한 채널을 따라 진동 전파 방향을 앞뒤로 전환할 수 있습니다. 흥미롭게도 포논-편광자의 전파와 함께 진동도 회전합니다. 이러한 방식으로 전류는 레티클의 진동을 지시하고 회전시켜 나선형으로 만듭니다.”

이 연구는 “표면-적외선 표면에서의 위상 포논-폴라리톤 변환”이라는 저널에 발표되었습니다. 과학.


진동과의 만남 – Phonon Polariton과 입자의 만남


추가 정보:
S. Guddala et al, 표면적외선 표면에서의 위상적 포논-폴라리톤 경로, 과학 (2021). DOI: 10.1126 / science.abj5488. www.science.org/doi/10.1126/science.abj5488

인용구: 연구원들이 광자-포논 혁신을 발표했습니다(2021년 10월 8일) https://phys.org/news/2021-10-photon-phonon-breakthrough.html에서 2021년 10월 9일에 검색됨

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