Cientistas da KAIST fabricaram um sistema de laser que gera partículas quânticas altamente interativas em temperatura ambiente. Suas descobertas, publicado no jornal Nature Photonics , pode levar a um único sistema de laser de microcavidade que requer um limite de energia mais baixo à medida que sua perda de energia aumenta.

O sistema, desenvolvido pelo físico KAIST Yong-Hoon Cho e colegas, envolve brilhar a luz através de uma única microcavidade hexagonal tratada com um substrato de nitreto de silício modulado por perda. O projeto do sistema leva à geração de um laser polariton à temperatura ambiente, o que é empolgante porque isso geralmente requer temperaturas criogênicas.

Os pesquisadores descobriram outra característica única e contra-intuitiva desse projeto. Normalmente, energia é perdida durante a operação do laser. Mas neste sistema, conforme a perda de energia aumentava, a quantidade de energia necessária para induzir o laser diminuiu. Explorar esse fenômeno pode levar ao desenvolvimento de alta eficiência, lasers de baixo limiar para futuros dispositivos ópticos quânticos.

"Este sistema aplica um conceito de física quântica conhecido como simetria de reversão de tempo de paridade, "explica o professor Cho." Esta é uma plataforma importante que permite que a perda de energia seja usada como ganho. Ele pode ser usado para reduzir a energia de limiar do laser para sensores e dispositivos ópticos clássicos, bem como dispositivos quânticos e controlar a direção da luz. "

A chave é o design e os materiais. A microcavidade hexagonal divide as partículas de luz em dois modos diferentes:um que passa pelo triângulo voltado para cima do hexágono e outro que passa pelo triângulo voltado para baixo. Ambos os modos de partículas de luz têm a mesma energia e caminho, mas não interagem entre si.

Contudo, as partículas de luz interagem com outras partículas chamadas excitons, fornecido pela microcavidade hexagonal, que é feito de semicondutores. Essa interação leva à geração de novas partículas quânticas chamadas polaritons que, então, interagem entre si para gerar o laser polariton. Ao controlar o grau de perda entre a microcavidade e o substrato semicondutor, um fenômeno intrigante surge, com o limite de energia se tornando menor conforme a perda de energia aumenta.