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华东师大科研团队首次观测到室温下的玻色级联超快过程

2022年07月14日 学术卓越

  近日,华东师大精密光谱科学与技术国家重点研究室吴健教授研究团队与厦门大学、西湖大学研究团队合作,在激子极化激元室温凝聚超快动力学研究领域实现重要进展。该工作2022年2月24日以Femtosecond dynamics of a polariton bosonic cascade at room temperature为题在纳米科学领域重要学术期刊 Nano Letters 上发表。

Nano Letters刊发在激子极化激元室温凝聚超快动力学研究领域的重要进展

  微腔在合适的光场激发下能够实现光子与激子的强耦合,从而产生一种新型的准粒子——激子极化激元。这种准粒子具有玻色子特性,能够在高温条件下实现玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)。激子极化激元BEC为研究玻色子宏观量子特性提供了独特的载体。激子极化激元的高温凝聚、超流、涡旋等特性相继被实验证明。基于这些研究,人们进一步发展了无反转极低阈值激射、开关、逻辑门等极化激元功能器件,使得激子极化激元在光电功能器件方面展现出了广阔的应用前景。

  多年前,理论学家们预测,在激子极化激元这一独特的物质体系中有望通过玻色级联过程产生相干光。然而,由于相关动力学过程发生在极短的时间尺度下,尚缺乏有效的观测方法,因此玻色级联过程一直未能在实验上获得证实。华东师大团队自主研发的飞秒角分辨光谱成像技术,能够以飞秒(10-15秒)时间精度获取微区发光的能量、动量、位置等多维信息,从而实现室温下微腔激子极化激元飞秒超快动力学的观测。基于此技术,研究团队在一维ZnO回音壁微腔中观测到了激子极化激元凝聚体的玻色级联效应。研究团队还发现了激子极化激元凝聚体在多个下能支之间发生参量散射的飞秒时间延迟。该研究对推进激子极化激元前沿研究,促进极化激元功能器件的发展具有重要意义。

激子极化激元BEC的玻色级联及参量散射过程示意图

华东师大博士研究生陈飞、李辉副研究员、硕士研究生叶梓瑜(从右到左)

亚搏官方(中国)有限公司吴健教授

  华东师大博士研究生陈飞和厦门大学周航博士为文章并列第一作者,李辉副研究员、陈张海教授、吴健教授为论文的共同通讯作者。相关研究工作受到科技部、国家自然科学基金委、上海市科委项目的大力支持。

附:

  论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c04800



图文|精密光谱科学与技术国家重点实验室 来源|科技处 编辑|余明蕊 编审|郭文君 吕安琪


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