作者:安娜·德明，物理
（同organic）有机 研究人员指出了在战区导弹防御系统中形成不寻常的2D激子极化子的条件
信用:杨奇煜·维亚拉 对二维过渡金属二元化合物的光学响应的测量，现在已经确定了真实的材料系统，其中可以形成一个假设的光压缩准粒子
二维激子极化子以一种不寻常的方式将光耦合到激子形式的束缚电子空穴对，可以将光限制在衍射极限以下的数量级
将光限制在如此高的程度可能不仅影响成像设备的分辨率和探测器的灵敏度
最近对腔模式的研究表明，高度受限的光也可能改变材料的固有特性
北极星描述了一系列半轻半物质的准粒子
因此，可以使用一个方面来操纵另一个方面
特别是二维材料中的极化子在这方面引起了很大的兴趣，因为它们表现出的光限制可能特别极端，并且可以通过准粒子的物质方面来操纵
这已经引起了人们对石墨烯(六边形晶体碳单层)的兴趣，在石墨烯中，光与共振电子(等离子激元)的耦合可能会为更便宜、更宽波长、高性能的红外探测器带来更方便的设备
在过去的八年里，二硫化钼、二硫化钼2、二硫化钨2和二硫化钨2等二维形式的过渡金属二硫化钼半导体也引起了人们的兴趣，但这些材料的性能却大相径庭
TMDs比石墨烯更容易产生缺陷，它不支持等离子体激元
然而，由于TMDs的半导体性质，甚至在室温下也观察到了激子
伊泰·爱泼斯坦和小组组长弗兰克·科彭斯都是西班牙ICFO科学研究所的研究人员，他们领导了一个国际合作团队，对迄今为止还没有人观察到的二维光子晶体中的一种特殊类型的激子极化子进行了研究
一种新的北极星 迄今为止观察到的激子极化子与垂直于单层平面的光耦合，但是理论表明光可以以更接近于与等离子体激元耦合的方式与单层TMD的激子耦合
“它以这样的方式与激子耦合，两者都结合到单层本身，并作为一种特殊的波沿着它传播，”爱泼斯坦解释说，他描述了这些二维激子极化子与以前观察到的激子极化子的区别
然而，目前还不清楚TMD单层是否真的能提供支持这种二维激子极化子所需的材料响应，因为以前的观察表明它们可能不能
爱泼斯坦补充道:“对我们来说，重要的是通过实验证明这不是一些与现实无关的想法。”
“我们表明，如果能够控制TMD激子的性质，那么二维激子极化子所需的条件确实可以从真实的TMD中获得
" 准粒子需要什么 二维量子点中的激子已经被证明是一种令人着迷的现象
事实上，科彭斯和爱泼斯坦最近报道了二维经颅磁刺激中激子的测量结果，这些激子吸收了几乎100%落在它们身上的光
爱泼斯坦来自等离子体激元学的背景，他对这种100%吸收的共振条件如何类似于二维激子极化子存在所需的条件感兴趣
当人们试图观察二维材料中有趣的效应时，首先要做的事情之一是将其封装在二维六方氮化硼(hBN)中
在二维材料研究中，hBN有时被称为真正的“神奇材料”，它非常平坦和干净，这不仅有助于保存，而且有助于改善二维材料的特性。
例如，已经表明封装在hBN中的二维TMD中的激子类似于完全无缺陷单层中的激子的特征
第二个技巧是抑制抑制激子的晶格振动，使得几乎不可能观察到难以捉摸的二维激子极化子
这些晶格振动可以通过降低温度来抑制
阻尼过程表示为材料介电常数复数值中的一个虚项(其极化率对入射光电磁场的响应)
然而，为了使类似等离子体激元的二维激子极化子存在，以及低阻尼，介电常数的实部需要为负
通过测量光学特性，如低温下hBN封装的二维TMDs的反射对比度和复介电常数，爱泼斯坦、科彭斯和他们的合作者能够确定频率范围和条件，其中介电常数的实部为负，而阻尼较低
他们还可以计算和比较二维激子极化子与金衬底上的hBN单层界面上的表面等离子体激元的光限制
二维激子极化子的限制比表面等离子激元极化子大100多倍
在报告中，爱泼斯坦、科彭斯和他们的合作者描述了观察二维激子极化子本身所需的结构，要么是图案化为纳米带的TMD，要么是放置在薄金属光栅上的hBN封装的二维TMD
虽然使用光栅可以避免在图案化TMD本身时由粗糙边缘引起的损失，但是这两种方法都需要极其精确的纳米加工
爱泼斯坦认为这些建筑“绝对可行”，尽管它们的建造将是一项挑战
“我们现在正集中精力，通过使用尖端的纳米制造设备，以可靠和一致的方式实现制造所需图案化结构的能力，”他补充道
科彭斯强调了这种发展是如何进入新兴的腔模光子学领域的，腔模光子学研究的是在真空和没有光的情况下，突然出现和消失的虚拟光子是如何影响系统行为的
实验表明，化学反应的产物在光腔中可能是不同的，并且已经预测了材料特性的变化，例如超导性的开始
极端光限制可以像光学腔一样作用于系统
“当光被强烈压缩时，效果最好——压缩得越多，与物质的相互作用就越强，”科彭斯说
当这些二维激子极化子形成的条件满足时，沿着这些路线的研究可能指向对TMD材料性质的有趣影响
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
