Um diagrama esquemático da estrutura completa da amostra é mostrado, com o CsPbBr3 Filme fino de QDs na camada superior e um DBR de 16 pares cultivado em um substrato de silício abaixo dele. Todos os experimentos ópticos são conduzidos em um Dewar de ciclo fechado de hélio de alto vácuo a uma temperatura de 10 K. Para os experimentos, um laser de femtosegundo (450 nm) com duração de pulso de 300 fs e repetição de 200 kHz é usado como o fonte da bomba. O laser é focado através de uma objetiva de microscópio de 50× (NA =0,5) com incidência normal. O processo de construção da superfluorescência é ilustrado, onde a banda dos excitons cooperativos é dividida por acoplamento ao primeiro modo de Bragg. A energia de divisão de Rabi observada é de aproximadamente 21,6 meV. A condensação CEP é criada e suas características são identificadas através da evolução da intensidade de emissão, do deslocamento de energia, da coerência e da largura de linha em função da densidade da bomba. Crédito:Danqun Mao, Linqi Chen, Zheng Sun, Min Zhang, Zhe-Yu Shi, Yongsheng Hu, Long Zhang, Jian Wu, Hongxing Dong, Wei Xie, Hongxing Xu A superfluorescência (SF), como um efeito de radiação cooperativo originado de flutuações quânticas de vácuo, é uma plataforma ideal para estudar mecanismos de correlação de muitos corpos em um conjunto de excitons e para desenvolver técnicas opticamente ultrarrápidas em fontes de luz quântica brilhantes. Recentemente, as observações dos efeitos da superfluorescência baseadas em diferentes materiais radiativos ou sob diferentes temperaturas de trabalho têm sido um tema quente. Contudo, os trabalhos atuais concentram-se principalmente em estudar e discutir a própria constituição do FS.
Em um novo artigo publicado em Light:Science &Applications , uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Zheng Sun e pelo professor Wei Xie e colegas do Laboratório Estatal de Espectroscopia de Precisão da East China Normal University em Xangai, propôs o desenvolvimento do campo de superfluorescência em combinação com o campo de pesquisa de polaritons.
Explicitamente, eles afirmam, pela primeira vez, não apenas observar o efeito da superfluorescência, mas também controlar o estado coletivo do conjunto dipolo, incluindo uma nova dimensão regulatória de acoplamento de campos de luz. Seu trabalho experimental e teórico, descrito neste artigo, fornece fortes evidências para a revelação de uma nova quase-partícula de exciton-polariton cooperativo (CEP) e a transição de fase da superfluorescência para a condensação CEP.
Eles demonstram uma estrutura híbrida de matéria leve de um filme de pontos quânticos de perovskita e um espelho de Bragg simples de meia camada. O exciton-polariton cooperativo é formalizado acoplando um conjunto de expressões sincronizadas a um modo de Bragg óptico selecionado. Acima do limite de densidade, a condensação ocorre em um estado de momento diferente de zero no ramo inferior do polariton devido ao papel vital das expressões cooperativas. A transição de fase exibe assinaturas chave de uma diminuição da largura da linha, um aumento da coerência macroscópica, bem como uma taxa de decaimento radiativo acelerada.
Os cientistas resumem o mecanismo físico subjacente para a transição de fase da superfluorescência para a condensação CEP de sua estrutura híbrida:"Demonstramos o forte acoplamento entre os excitons cooperativos e os fótons de Bragg em uma meia cavidade baseada em QDs de perovskita com uma divisão Rabi de 21,6 meV ."
"Alcançamos a condensação cooperativa exciton-polariton. Os excitons correlacionados envolvidos provaram aumentar consideravelmente a força de acoplamento, o que pode ser atribuído ao efeito cooperativo que induz a sincronização das fases aleatórias do exciton a serem alinhadas para formar um dipolo gigante. Conseqüentemente, permite que a condensação ocorra além do que é possível no nível individual de QD", acrescentam.
"A presente demonstração da nova condensação de quasipartículas permite novas aplicações potenciais para o desenvolvimento de lasers sintonizáveis ultraestreitos. Além disso, a possibilidade de controlar o fluxo de condensação e, portanto, explorá-lo como blocos de construção para vários dispositivos optoeletrônicos é outro campo interessante oferecido por tal sistema QDs de perovskita", diz a equipe.
