查尔莫斯理工大学的米娅·哈勒德·帕尔格伦 研究人员已经表明，在室温下创造一种可控的超强光-物质耦合是可能的
这种相互作用是在一个微小的系统中实现的，该系统由两个相隔一小段距离的金镜和等离子金纳米棒组成
这一发现对基础研究很重要，并可能为光源、纳米机械和量子技术等领域的进步铺平道路
学分:丹尼斯·巴拉诺夫，查尔姆斯理工大学 瑞典查尔莫斯理工大学的物理学家与俄罗斯和波兰的同事一起，在室温下成功实现了光和物质之间的超强耦合
这一发现对基础研究很重要，并可能为光源、纳米机械和量子技术的进步铺平道路
一组两个耦合的振荡器是物理学中最基本和最广泛使用的系统之一
这是一个非常通用的玩具模型，描述了过多的系统，包括吉他弦、声学谐振器、儿童秋千物理学、分子和化学反应、引力束缚系统和量子腔电动力学
两个振荡器之间的耦合程度是主要决定耦合系统行为的重要参数
然而，关于两个钟摆相互耦合的上限以及这种耦合会产生什么后果，我们知之甚少
发表在《自然通讯》上的最新研究结果，让我们得以一窥所谓的超强耦合领域，其中耦合强度变得与振荡器的谐振频率相当
这项工作中的耦合是通过光和电子在一个微小系统中的相互作用实现的，该系统由两个相隔很小距离的金镜和等离子体金纳米棒组成
在一个比人类头发末端小一百倍的表面上，研究人员已经表明，在环境条件下，即在室温和大气压下，光和物质之间有可能产生可控的超强相互作用
“我们不是第一个实现超强耦合的人
但是通常需要强磁场、高真空和极低的温度来实现这种程度的耦合
查尔莫斯理工大学的研究员、该科学论文的第一作者丹尼斯·巴拉诺夫说:“如果你能在普通实验室里完成这项工作，就能让更多的研究人员在这一领域开展工作，并为纳米技术和量子光学之间的界限提供有价值的知识。”
一种独特的二重奏，光和物质混合成一个共同的物体 为了理解作者已经实现的系统，可以想象一个谐振器，在这种情况下由两个相隔几百纳米的金镜代表，作为音乐中的单音
在镜子之间制造的纳米棒影响光在镜子之间的运动，并改变它们的共振频率
在耦合系统中，音调分成两部分:较低的音调和较高的音调，而不是听起来像一个单一的音调
两个新音高之间的能量分离代表了相互作用的强度
具体地说，在超强耦合的情况下，相互作用的强度非常大，可以与原始谐振器的频率相媲美
这导致了一种独特的二重奏，光和物质混合成一个共同的物体，形成被称为偏振子的准粒子
偏振子的混合特性提供了一系列有趣的光学和电子特性
夹在镜子之间的金纳米棒的数量控制着相互作用的强度
但同时，它控制着系统所谓的零点能量
通过增加或减少棒的数量，可以从系统的基态供应或移除能量，从而增加或减少谐振器盒中存储的能量
这一发现让研究人员可以玩弄自然法则 值得注意的是，作者通过“听”耦合系统的音调(即，通过带有纳米棒的镜子观察光透射光谱)并进行简单的数学运算，间接测量了纳米棒的数量如何改变真空能量
结果显示，所得值与热能相当，这可能会导致未来出现可观察到的现象
“在相对简单的系统中，在室温下创造可控超强耦合的概念可以为基础物理提供一个测试平台
这种超强耦合“消耗”能量的事实可能导致可观察到的效应，例如，它可能改变化学物质的反应性或调整范德瓦尔斯相互作用
查尔莫斯大学副教授、该科学文章的最后一位作者帖木儿·谢盖说:“超强的耦合能够产生各种有趣的物理现象。”
换句话说，这一发现让研究人员能够玩转自然规律，测试耦合的极限
“由于该主题非常基础，潜在的应用范围可能很广
我们的系统允许达到更强的耦合水平，也就是所谓的深度强耦合
我们仍然不完全确定我们系统中耦合的极限是什么，但它显然比我们现在看到的要高得多
重要的是，允许研究超强耦合的平台现在可以在室温下使用，”帖木儿·谢盖说
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