Alsidig lysstyring i WSe₂ opnået

Forskere har med succes manipuleret forskellige excitonarter i et hybrid monolag WSe₂ -Ag nanotråd struktur. Ved at udnytte de unikke dal-spin låste båndstrukturer og elektronhulskonfigurationer af TMD'er har holdet, ledet af professor Hongxing Xu, professor Xiaoze Liu og Dr. Ti Wang fra School of Physics and Technology, taget et væsentligt skridt i retning af praktisk praksis fotoniske applikationer til optisk informationsbehandling og kvanteoptik.

Undersøgelsen, der vises i Light:Science &Applications , viser de kontrasterende interaktioner mellem excitoner og overfladeplasmonpolaritoner (SPP'er) af Ag nanotråde (NW'er), hvilket afslører uafhængig koblingsadfærd takket være orienteringen af ​​overgangsdipoler.

Resultaterne viser, at mørke excitoner og mørke trioner udviser en ekstrem høj koblingseffektivitet med SPP'er, mens lyse trioner viser retningsbestemte chirale koblingsfunktioner, hvilket åbner nye muligheder for at kontrollere lysemissioner med præcision.

Prøvekonfigurationen involverede en Ag NW og en monolag WSe₂ indkapslet mellem to tynde hexagonale bornitrid (hBN) film på en SiO₂ /Si substrat. Gennem omhyggelig fotoluminescensspektroskopi og numeriske simuleringer observerede holdet, at mørke excitoner og mørke trioner kobler sig mere effektivt end deres modstykker med in-plan orienterede dipoler.

Holdet demonstrerede tilgangen til at kontrollere de excitoniske emissioner gennem diffusionslængde og dalpolarisering. Disse opdagelser uddyber ikke kun vores forståelse af mange-legeme-interaktioner og kvantefænomener i WSe₂ men også bane vejen for at manipulere excitonernes fulde spektrale profiler.

Implikationerne af denne undersøgelse er enorme for området fotonik og kvanteteknologier. Ved at manipulere excitoner med en sådan præcision kunne nye enheder til optisk informationsbehandling, der er hurtigere, mere effektive og har højere kapacitet end nuværende teknologier, være praktiske.

Desuden kan undersøgelsens indsigt i den chirale kobling af excitoner føre til udviklingen af ​​nye kvanteoptikapplikationer, herunder kvantecomputere og sikre kommunikationssystemer.

Forskerne mener, at denne undersøgelse repræsenterer et væsentligt skridt i søgen efter fuldt ud at manipulere forskellige excitonarter efter behov, hvilket bringer os tættere på at udnytte det omfattende spektrum af TMD-excitoner til avancerede optiske og kvanteapplikationer, hvilket markerer et spændende spring fremad inden for materialevidenskab og fotonikforskning .

Flere oplysninger: Zhe Li et al., Alsidig optisk manipulation af trioner, mørke excitoner og biexcitoner gennem kontrasterende exciton-foton-kobling, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01338-5

Leveret af TranSpread