Os pesquisadores manipularam com sucesso espécies distintas de excitons dentro de uma monocamada híbrida WSe₂ -Estrutura de nanofios Ag. Ao explorar as estruturas únicas de bandas bloqueadas de spin em vale e as configurações de buracos de elétrons dos TMDs, a equipe, liderada pelo professor Hongxing Xu, pelo professor Xiaoze Liu e pelo Dr. aplicações fotônicas para processamento de informação óptica e óptica quântica.



O estudo, publicado em Light:Science &Applications , mostra as interações contrastantes entre excitons e polaritons de plasmon de superfície (SPPs) de nanofios de Ag (NWs), revelando comportamentos de acoplamento independentes graças à orientação dos dipolos de transição.

As descobertas demonstram que excitons escuros e trions escuros exibem uma eficiência de acoplamento extremamente alta com SPPs, enquanto trions brilhantes mostram características de acoplamento quiral direcional, abrindo novas possibilidades para controlar as emissões de luz com precisão.

A configuração da amostra envolveu um Ag NW e um WSe monocamada₂ encapsulado entre dois filmes finos de nitreto de boro hexagonal (hBN) em um SiO₂ /Substrato de Si. Através de espectroscopia de fotoluminescência meticulosa e simulações numéricas, a equipe observou que excitons escuros e trions escuros se acoplam de forma mais eficiente do que suas contrapartes com dipolos orientados no plano.

A equipe demonstrou a abordagem para controlar as emissões excitônicas por meio do comprimento da difusão e da polarização do vale. Essas descobertas não apenas aprofundam nossa compreensão das interações de muitos corpos e dos fenômenos quânticos em WSe₂ mas também abre caminho para a manipulação de perfis espectrais completos de excitons.

As implicações deste estudo são vastas para o campo da fotônica e das tecnologias quânticas. Ao manipular excitons com tanta precisão, novos dispositivos para processamento óptico de informações que sejam mais rápidos, mais eficientes e tenham capacidades mais altas do que as tecnologias atuais poderiam ser práticos.

Além disso, os insights do estudo sobre o acoplamento quiral de excitons poderiam levar ao desenvolvimento de novas aplicações de óptica quântica, incluindo computação quântica e sistemas de comunicação seguros.

Os pesquisadores acreditam que este estudo representa um passo significativo na busca pela manipulação completa de diferentes espécies de excitons sob demanda, aproximando-nos do aproveitamento do espectro abrangente de excitons TMD para aplicações ópticas e quânticas avançadas, marcando um salto emocionante na ciência dos materiais e na pesquisa fotônica. .

Mais informações: Zhe Li et al, Manipulação óptica versátil de trions, excitons escuros e biexcitons através do acoplamento exciton-fóton contrastante, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01338-5
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