Университет Райса
Учёные из Университета Райса совершили прорыв в области оптоэлектроники, объединив световые волны и атомные колебания в перовскитных материалах для создания принципиально новых гибридных состояний материи. Это достижение открывает путь к более эффективному управлению энергией в таких устройствах, как солнечные элементы и светодиоды.
Исследователям впервые удалось достичь режима «сверхсильной связи» при комнатной температуре в тонких плёнках перовскита, где две различные атомные вибрации (фононы) взаимодействуют с единым резонансом в терагерцевом диапазоне. Для этого команда использовала наноразмерные щели в золотом слое, которые действовали как микроскопические ловушки для света.
«Мы создали массивы нанощелей семи различных длин и нанесли сверху перовскитные плёнки», — объясняет Дасом Ким, ведущий автор исследования. Контролируя геометрию щелей, учёные смогли точно настроить взаимодействие между светом и атомными колебаниями без использования мощных лазеров или объёмных кристаллов.
В результате образовались три различные гибридные квантовые частицы, известные как фонон-поляритоны — своеобразные «коктейли» из вибрации и света. «Уровень связи достиг примерно 30% от частоты фононов при комнатной температуре», — отмечает Ким.
Это достижение позволяет управлять переносом энергии в материалах принципиально новым способом. «Наш метод предлагает мягкий, совместимый с устройствами способ влиять на процессы, важные для сбора и излучения света, что потенциально улучшит производительность и снизит потери энергии», — говорит соавтор исследования Дзюнитиро Коно.
Результаты работы, подтверждённые численным моделированием и квантовой теорией, открывают новые возможности для настройки квантовых взаимодействий в материалах, что может привести к созданию более эффективных оптоэлектронных устройств следующего поколения.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
