Acoplamento de luz e matéria — Strong The One

A interação de luz e matéria em nanoescala é um aspecto vital da nanofotônica. Nanossistemas ressonantes permitem aos cientistas controlar e aumentar a energia eletromagnética em volumes menores que o comprimento de onda da luz incidente. Além de permitir que a luz solar seja capturada com muito mais eficiência, eles também facilitam o controle de emissão e guiamento óptico de ondas. O forte acoplamento da luz com a excitação eletrônica em materiais no estado sólido gera estados fotônicos e eletrônicos hibridizados, os chamados polaritons, que podem exibir propriedades interessantes, como condensação de Bose-Einstein e superfluidez.

Um novo estudo, publicado na revista Materiais da Natureza, apresenta avanços no acoplamento de luz e matéria em nanoescala. Pesquisadores liderados pelo físico do LMU, Dr. Andreas Tittl, desenvolveram uma metasuperfície que permite fortes efeitos de acoplamento entre a luz e os dicalcogenetos de metais de transição (TMDCs). Esta nova plataforma é baseada em estados fotônicos ligados no continuum, chamados BICs, em dissulfeto de tungstênio nanoestruturado (WS₂). A utilização simultânea de WS₂ como material de base para a fabricação de metasuperfícies com ressonâncias agudas e como parceiro de acoplamento que suporta a excitação do material ativo, abre novas possibilidades de pesquisa em aplicações polaritônicas.

Um avanço importante nesta pesquisa é o controle da força de acoplamento, que independe das perdas dentro do material. Como a plataforma de metasuperfície é capaz de integrar outros TMDCs ou materiais excitônicos sem dificuldade, ela pode fornecer informações fundamentais e conceitos práticos de dispositivos para aplicações polaritônicas. Além disso, o conceito da metasuperfície recém-desenvolvida fornece uma base para aplicações em lasers de semicondutores controláveis ​​de baixo limiar, aprimoramento fotocatalítico e computação quântica.