Siempre que la imagen del polaritón sea válida (es decir, cuando el límite de acoplamiento débil sea una aproximación inválida), el modelo de fotones propagándose libremente en cristales es insuficiente. Una característica importante de los polaritones es una fuerte dependencia de la velocidad de propagación de la luz a través del cristal con respecto a la frecuencia del fotón. En el caso de los excitones-polaritones, se han obtenido una gran cantidad de resultados experimentales sobre diversos aspectos en el caso del óxido de cobre(I) .
Historia
Las oscilaciones en gases ionizados fueron observadas por Lewi Tonks e Irving Langmuir en 1929. [2] Los polaritones fueron considerados teóricamente por primera vez por Kirill Borisovich Tolpygo . [3] [4] Se denominaban excitones de luz en la literatura científica soviética. Ese nombre fue sugerido por Solomon Isaakovich Pekar , pero se adoptó el término polaritón, propuesto por John Hopfield . Los estados acoplados de ondas electromagnéticas y fonones en cristales iónicos y su relación de dispersión, ahora conocidos como polaritones de fonones, fueron obtenidos por Tolpygo en 1950 [3] [4] y, de forma independiente, por Huang Kun en 1951. [5] [6] Las interacciones colectivas fueron publicadas por David Pines y David Bohm en 1952, y los plasmones fueron descritos en plata por Herbert Fröhlich y H. Pelzer en 1955. RH Ritchie predijo plasmones de superficie en 1957, luego Ritchie y HB Eldridge publicaron experimentos y predicciones de fotones emitidos desde láminas metálicas irradiadas en 1962. Otto publicó por primera vez sobre plasmones de superficie-polaritones en 1968. [7]
La superfluidez a temperatura ambiente de los polaritones fue observada [8] en 2016 por Giovanni Lerario et al., en el Instituto de Nanotecnología CNR NANOTEC , utilizando una microcavidad orgánica que soporta excitones-polaritones de Frenkel estables a temperatura ambiente. En febrero de 2018, los científicos informaron el descubrimiento de una nueva forma de luz de tres fotones , que puede involucrar polaritones, que podría ser útil en el desarrollo de computadoras cuánticas . [9] [10]
Tipos
Un polaritón es el resultado de la combinación de un fotón con una excitación polar en un material. Los tipos de polaritones son los siguientes:
Los polaritones magnónicos resultan del acoplamiento del magnón con la luz;
Los pi-tones resultan del acoplamiento de fluctuaciones alternas de carga o espín con la luz, claramente diferentes de los polaritones magnónicos o excitones; [14]
^ "Polariton". Diccionario de inglés Lexico UK . Oxford University Press . Archivado desde el original el 17 de enero de 2021.
^ Tonks, Lewi; Langmuir, Irving (1 de febrero de 1929). "Oscilaciones en gases ionizados". Physical Review . 33 (2): 195–210. Bibcode :1929PhRv...33..195T. doi :10.1103/PhysRev.33.195. PMC 1085653 .
^ ab Tolpygo, KB (1950). "Propiedades físicas de una red de sal de roca formada por iones deformables". Zhurnal Eksperimentalnoi I Teoreticheskoi Fiziki (J. Exp. Theor. Phys.) . 20 (6): 497–509, en ruso.
^ ab KB Tolpygo, "Propiedades físicas de una red de sal de roca formada por iones deformables", Zh. Eks.Teor. Fiz . vol. 20, núm. 6, págs. 497–509 (1950), traducción al inglés: Ukrainian Journal of Physics , vol. 53, número especial (2008); "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2015-12-08 . Consultado el 2015-10-15 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
^ Huang, Kun (1951). "Vibraciones reticulares y ondas ópticas en cristales iónicos". Nature . 167 (4254): 779–780. Código Bibliográfico :1951Natur.167..779H. doi :10.1038/167779b0. S2CID 30926099.
^ Huang, Kun (1951). "Sobre la interacción entre el campo de radiación y los cristales iónicos". Actas de la Royal Society de Londres . A. 208 (1094): 352–365. Bibcode :1951RSPSA.208..352H. doi :10.1098/rspa.1951.0166. S2CID 97746500.
^ Otto, A. (1968). "Excitación de ondas de plasma superficiales no radiactivas en plata mediante el método de reflexión total frustrada". Z. Phys . 216 (4): 398–410. Bibcode :1968ZPhy..216..398O. doi :10.1007/BF01391532. S2CID 119934323.
^ Lerario, Giovanni; Fieramosca, Antonio; Barachati, Fabio; Ballarini, Darío; Daskalakis, Konstantinos S.; Dominici, Lorenzo; De Giorgi, Milena; Maier, Stefan A.; Gigli, Giuseppe; Kena-Cohen, Stéphane; Sanvitto, Daniele (2017). "Superfluidez a temperatura ambiente en un condensado de polariton". Física de la Naturaleza . 13 (9): 837–841. arXiv : 1609.03153 . Código Bib : 2017NatPh..13..837L. doi : 10.1038/nphys4147. S2CID 119298251.
^ Hignett, Katherine (16 de febrero de 2018). «La física crea una nueva forma de luz que podría impulsar la revolución de la computación cuántica». Newsweek . Consultado el 17 de febrero de 2018 .
^ Liang, Qi-Yu; et al. (16 de febrero de 2018). "Observación de estados ligados de tres fotones en un medio cuántico no lineal". Science . 359 (6377): 783–786. arXiv : 1709.01478 . Bibcode :2018Sci...359..783L. doi :10.1126/science.aao7293. PMC 6467536 . PMID 29449489.
^ Eradat, N.; et al. (2002). "Evidencia de excitaciones de braggoritón en cristales fotónicos de ópalo infiltrados con colorantes altamente polarizables". Appl. Phys. Lett . 80 (19): 3491. arXiv : cond-mat/0105205 . Bibcode :2002ApPhL..80.3491E. doi :10.1063/1.1479197. S2CID 119077076.
^ Yuen-Zhou, Joel; Saikin, Semion K.; Zhu, Tony; Onbasli, Mehmet C.; Ross, Caroline A.; Bulovic, Vladimir; Baldo, Marc A. (9 de junio de 2016). "Puntos de Dirac de Plexciton y modos topológicos". Nature Communications . 7 : 11783. arXiv : 1509.03687 . Bibcode :2016NatCo...711783Y. doi :10.1038/ncomms11783. ISSN 2041-1723. PMC 4906226 . PMID 27278258.
^ Kauch, A.; et al. (2020). "Excitaciones ópticas genéricas de sistemas correlacionados: pi-tones". Phys. Rev. Lett . 124 (4): 047401. arXiv : 1902.09342 . Código Bibliográfico :2020PhRvL.124d7401K. doi :10.1103/PhysRevLett.124.047401. PMID 32058776. S2CID 119215630.
^ Klingshirn, Claus F. (6 de julio de 2012). Óptica semiconductora (4 ed.). Saltador. pag. 105.ISBN978-364228362-8.
Fano, U. (1956). "Teoría atómica de las interacciones electromagnéticas en materiales densos". Physical Review . 103 (5): 1202–1218. Código Bibliográfico :1956PhRv..103.1202F. doi :10.1103/PhysRev.103.1202.
Hopfield, JJ (1958). "Teoría de la contribución de los excitones a la constante dieléctrica compleja de los cristales". Physical Review . 112 (5): 1555–1567. Bibcode :1958PhRv..112.1555H. doi :10.1103/PhysRev.112.1555.
"Un nuevo tipo de supercomputadora podría basarse en una combinación de luz y materia, en forma de 'polvo mágico'". Universidad de Cambridge. 25 de septiembre de 2017. Consultado el 28 de septiembre de 2017 .
Enlaces externos
Animación de YouTube que explica qué es el polaritón en un microresonador semiconductor.
Descripción de la investigación experimental sobre fluidos polaritones en el Instituto de Nanotecnologías.