1 октября
Сколтех
2

В Сколтехе научились контролировать состояния квантовой жидкости с помощью лазерного луча

4.5

Исследователи из Сколтеха и Саутгемптонского университета продемонстрировали полностью оптический метод создания искусственных решеток, в узлах которых расположены экситон-поляритоны — квазичастицы в полупроводниках, состоящие одновременно из света и материи. Так называемая решетка Либа, которая обычно не встречается в природе, позволила коллективу провести ряд значимых наблюдений в области физики конденсированного состояния. Созданные с помощью лазерного излучения искусственные решетки квазичастиц могут быть использованы для разработки устройств нового поколения, таких как оптические вычислители, требующие прецизионного контроля над параметрами системы.

В Сколтехе научились контролировать состояния квантовой жидкости с помощью лазерного луча / ©Getty images

Работа опубликована в журнале Nature Communications. В так называемом режиме сильного взаимодействия света с веществом электронные возбуждения в полупроводнике, расположенном в микрорезонаторе, состоящем их двух зеркал, оказываются неразрывно связанными с локализованными фотонами внутри микрорезонатора. В результате возникают новые квантовые состояния — экситон-поляритоны, или, для краткости, поляритоны.

С помощью последних можно исследовать уникальные гибридные системы «материя — волна», а также иные явления в фотонных системах на микромасштабе. При определенных условиях поляритоны могут образовывать когерентные многочастичные состояния материи, подобные конденсатам Бозе — Эйнштейна (реализованным на ультрахолодных атомах), обеспечивая возможность для исследования нелинейной динамики в системах с диссипацией энергии.

Ученые решили выяснить, каким образом конденсаты ведут себя в искусственных оптических решетках Либа. Такие решетки нетипичны для природы, однако представляют огромный интерес для фундаментальный науки. Исследователи использовали программируемый пространственный модулятор света, позволяющий создать оптическую решетку желаемой геометрии и спроецировать ее изображение на поверхность полупроводникового образца.

В областях, где лазерное излучение было наиболее интенсивным, наблюдалось увеличение не только количества генерируемых поляритонов, но и их энергии. При достаточно высокой мощности лазерного излучения поляритоны начинали конденсироваться на максимумах создаваемого лазером «потенциального ландшафта», то есть в узлах решетки. При таком «баллистическом» режиме распространения поляритонов, последние с высокой энергией быстро покидают область конденсации, рассеиваясь и дифрагируя на решетке.

По наблюдениям ученых, при уменьшении периода решетки происходил фазовый переход системы конденсатов от баллистического к обратному режиму, при котором захваченные в ловушку поляритоны конденсировались в потенциальных минимумах в решетке. При промежуточных значениях периода решетки искусственно созданная система не могла «определиться» между локализацией и делокализацией поляритонных волн, а сконденсировавшиеся поляритоны распадались на состояния с разным уровнем энергии. Такой переход в поляритонных решетках никогда ранее не наблюдался.

Затем ученые продемонстрировали возможность получения необычного для физики твердого тела явления — полностью бездисперсионных состояний квазичастиц, или плоских зон, в которых с формальной стороны поляритоны обладают фактически бесконечной массой.

В числе соавторов опубликованного исследования — молодые исследователи из лаборатории гибридной фотоники Сколтеха под руководством профессора Павлоса Лагудакиса, который так прокомментировал полученные результаты: «Наша лаборатория накопила большой опыт исследования оптических решеток с конденсатами поляритонов. Данное исследование — еще один шаг в этом направлении. Полученные результаты представляют большой интерес для широкого сообщества ученых, занимающихся проблемами нелинейной оптики, физики конденсированного состояния, холодных атомов и поляритоники.

Нам впервые удалось продемонстрировать существование нетривиальных фаз материи и способов создания так называемых плоских зон в оптически генерируемых поляритонных решетках. Ранее такие состояния с плоскими зонами в поляритонных системах наблюдались только в структурах, создаваемых методами литографии».
Первый автор статьи, экспериментатор, сотрудник Сколтеха кандидат физико-математических наук Сергей Аляткин и его коллега, физик-теоретик доктор Хелги Сигурдссон из Саутгемптонского университета добавляют: «Наша работа — наглядная демонстрация достижений в области оптического контроля над системой и широких возможностей поляритоники.

Чем больше мы изучаем поляритоны в решетках в микрорезонаторах, тем более интересные эффекты мы наблюдаем. Наши последние результаты открывают новые возможности для исследования неизученной области — физики нестационарных систем с гибридными квазичастицами, и мы не намерены ограничиваться в нашей работе конкретным типом исследуемой системы».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Позавчера, 12:24
Ольга Иванова

Шведские психологи показали: те, кто доверяет астрологии, как правило, обладают более низким уровнем интеллекта и большей самовлюбленностью по сравнению с теми, кто в нее не верит.

Позавчера, 05:30
Мария Азарова

Ученые из США представили альтернативный молекулярный механизм образования меланоцитарного невуса, который согласуется как с экспериментальными, так и с клиническими наблюдениями.

Позавчера, 15:17
Василий Парфенов

Польские ученые-полярники засняли редкое событие — охоту полярного медведя не на морскую добычу, а наземную. Правда, молниеносная атака все равно произошла в воде. Подобное поведение северного хищника впервые удалось запечатлеть на видео.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

25 ноября
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

24 ноября
Ольга Иванова

Исследование международного коллектива специалистов пролило свет на внезапное похолодание, произошедшее 34 миллиона лет назад и способствовавшее образованию антарктических ледяных щитов.

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

2 ноября
Мария Азарова

Авторы новой работы на примере Шотландии определили характеристики людей, умерших от Covid-19, хотя они были привиты, а также выявили основные предикторы смертности.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

-
0
+
Когда мы науимся мусор перерабатывать, а не просто сортировать для виду?.. Кому нужны все эти разработки если все вокруг мрази и свиньи?
03.10.2021
-
0
+
Где всё либерасьён которое должно написаить "бабульки от голода умирають, а они вон на науку деньги тратять"...
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: