Des chercheurs réalisent un réglage à distance de la durée de vie des plasmons de Dirac couplés

Récemment, l’équipe dirigée par le professeur Zeng Changgan de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l’Académie chinoise des sciences, en collaboration avec l’équipe de Li Xiaoguang de l’Université de Shenzhen, a permis le réglage à distance de la durée de vie des excitations de plasmons couplés. en concevant et en introduisant une voie d’amortissement supplémentaire en ajustant le niveau d’énergie de Fermi du graphène, et le système de réglage d’amortissement a été élucidé en conjonction avec la théorie. L’étude a été publiée dans Lettres d’examen physique en tant que suggestion des éditeurs.

Le concept de quasiparticule est vital en physique de la matière condensée. L’interaction de la lumière avec la matière peut former des quasi-particules telles que des plasmons, des excitons et des polaritons de phonons. Ces quasiparticules présentent une richesse de propriétés physiques et d’applications, y compris les métamatériaux plasmoniques, la condensation d’exciton Bose-Einstein et les résonateurs nanoacoustiques, et une durée de vie appropriée est une condition préalable pour que les riches propriétés physiques des quasiparticules soient détectées et traduites en applications pratiques.

Par conséquent, beaucoup d’efforts ont été consacrés à l’étude du mécanisme d’amortissement des quasi-particules et des systèmes avec des durées de vie intrinsèquement optimales. L’exploration de la modulation active des durées de vie des quasiparticules est un autre domaine de recherche critique, qui traite de l’application des systèmes liés aux quasiparticules.

Dans cette étude, les chercheurs ont réalisé une étude systématique des excitations couplées du plasmon de Dirac dans l’hétérostructure graphène/BN/graphène en adoptant la microscopie optique en champ proche à balayage de type diffusion et la méthode d’approximation en phase aléatoire, et ont obtenu une modulation multidimensionnelle de la plasmons couplés.

En raison des interactions de Coulomb, les excitons de plasmon des deux couches de graphène forment un motif de couplage optique avec des longueurs d’onde plus longues et des intensités plus élevées grâce au couplage à longue portée. Des ajustements significatifs de la longueur d’onde et de l’intensité peuvent être obtenus en faisant varier des paramètres tels que la densité de porteurs et l’espacement entre les couches. Plus important encore, la durée de vie du plasmon couplé peut être modulée à distance par des voies d’amortissement contrôlées par champ électrique.

De plus, les chercheurs ont exploité la dispersion linéaire de Dirac du graphène et conçu une couche de graphène comme modulateur d’amortissement, leur permettant de réguler la durée de vie des quasiparticules en ouvrant et en fermant la voie d’amortissement en modifiant son niveau d’énergie de Fermi.

Les travaux conçoivent un dispositif prototype pour la nanophotonique et fournissent de nouveaux concepts pour le contrôle actif d’autres durées de vie des quasi-particules.