поляритон

В физике поляритоны p / p ə ˈ l ær ɪ t ɒ n z , oʊ - / ^{[ 1 ]} представляют собой квазичастицы, возникающие в результате сильной связи электромагнитных волн с электрическим или магнитным дипольным возбуждением. ^{[ нужен пример ]} Они являются выражением общего квантового явления, известного как отталкивание уровней , также известного как принцип избегания пересечения . Поляритоны описывают пересечение дисперсии света с любым взаимодействующим резонансом . В этом смысле поляритоны можно также рассматривать как новые нормальные моды данного материала или структуры, возникающие в результате сильной связи затравочных мод, которыми являются фотон и диполярное колебание. Поляритон фермионной — это бозонная квазичастица, и его не следует путать с поляроном ( квазичастицей ), который представляет собой электрон плюс присоединенное фононное облако.

Всякий раз, когда картина поляритонов верна (т. е. когда предел слабой связи является неверным приближением), модель фотонов, свободно распространяющихся в кристаллах, недостаточна. Главной особенностью поляритонов является сильная зависимость скорости распространения света через кристалл от частоты фотона. получено множество экспериментальных результатов по различным аспектам Что касается экситон-поляритонов, то в случае оксида меди(I) .

История

Колебания в ионизированных газах наблюдали Льюи Тонкс и Ирвинг Ленгмюр в 1929 году. ^{[ 2 ]} Теоретически поляритоны впервые были рассмотрены Кириллом Борисовичем Толпыго . ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} В советской научной литературе их называли легкими экситонами. Это название было предложено Соломоном Исааковичем Пекаром , но был принят термин поляритон, предложенный Джоном Хопфилдом . Связанные состояния электромагнитных волн и фононов в ионных кристаллах и их закон дисперсии, ныне известные как фононные поляритоны, были получены Толпыго в 1950 году. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} и независимо Хуан Кунь в 1951 году. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Коллективные взаимодействия были опубликованы Дэвидом Пайнсом и Дэвидом Бомом в 1952 году, а плазмоны в серебре были описаны Гербертом Фрелихом и Х. Пельцером в 1955 году. Р. Х. Ричи предсказал поверхностные плазмоны в 1957 году, затем Ричи и Х. Б. Элдридж опубликовали эксперименты и предсказания испускаемых фотонов из облученную металлическую фольгу в 1962 году. Отто впервые опубликовал информацию о поверхностных плазмон-поляритонах в 1968 году. ^{[ 7 ]} Обнаружена сверхтекучесть поляритонов при комнатной температуре. ^{[ 8 ]} в 2016 году Джованни Лерарио и др. из CNR NANOTEC Института нанотехнологий с использованием органической микрополости, поддерживающей стабильные экситон-поляритоны Френкеля при комнатной температуре. В феврале 2018 года ученые сообщили об открытии новой трехфотонной формы света , в которой могут участвовать поляритоны, что может быть полезно при разработке квантовых компьютеров . ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}

Типы

Поляритон — это результат соединения фотона с полярным возбуждением в материале. Существуют следующие типы поляритонов:

Фононные поляритоны возникают в результате взаимодействия инфракрасного фотона с оптическим фононом ;
Экситонные поляритоны возникают в результате взаимодействия видимого света с экситоном ; ^{[ 11 ]}
Межподзонные поляритоны возникают в результате взаимодействия инфракрасного или терагерцового фотона с межподзонным возбуждением ;
Поверхностные плазмонные поляритоны возникают в результате взаимодействия поверхностных плазмонов со светом (длина волны зависит от вещества и его геометрии);
Брэгговские поляритоны («Брэггоритоны») возникают в результате взаимодействия брэгговских фотонных мод с объемными экситонами ; ^{[ 12 ]}
Плекситоны возникают в результате взаимодействия плазмонов с экситонами; ^{[ 13 ]}
Магнонные поляритоны возникают в результате взаимодействия магнонов со светом;
пи-тоны возникают в результате взаимодействия переменных заряда или спина со светом, заметно отличающихся от магнонных или экситонных поляритонов; ^{[ 14 ]}
Резонаторные поляритоны. ^{[ 15 ]}

См. также

Ссылки

^ «Поляритон» . Lexico Британский словарь английского языка . Издательство Оксфордского университета . Архивировано из оригинала 17 января 2021 г.
^ Тонкс, Льюи; Ленгмюр, Ирвинг (1 февраля 1929 г.). «Колебания в ионизированных газах» . Физический обзор . 33 (2): 195–210. Бибкод : 1929PhRv...33..195T . дои : 10.1103/PhysRev.33.195 . ПМЦ 1085653 .
^ Jump up to: ^а ^б Толпыго, КБ (1950). «Физические свойства решетки каменной соли, состоящей из деформируемых ионов». Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики (J. Exp. Theor. Phys.) . 20 (6): 497–509, на русском языке.
^ Jump up to: ^а ^б К.Б. Толпыго, "Физические свойства решетки каменной соли, состоящей из деформируемых ионов", Журн. Экс.Теор. Физ . том. 20, № 6, стр. 497–509 (1950), английский перевод: Украинский физический журнал , вып. 53, специальный выпуск (2008 г.); «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 8 декабря 2015 г. Проверено 15 октября 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Хуан, Кун (1951). «Решеточные колебания и оптические волны в ионных кристаллах». Природа . 167 (4254): 779–780. Бибкод : 1951Natur.167..779H . дои : 10.1038/167779b0 . S2CID 30926099 .
^ Хуан, Кун (1951). «О взаимодействии поля излучения с ионными кристаллами». Труды Лондонского королевского общества . А. 208 (1094): 352–365. Бибкод : 1951RSPSA.208..352H . дои : 10.1098/rspa.1951.0166 . S2CID 97746500 .
^ Отто, А. (1968). «Возбуждение безызлучательных поверхностных плазменных волн в серебре методом нарушенного полного отражения». З. Физ . 216 (4): 398–410. Бибкод : 1968ZPhy..216..398O . дои : 10.1007/BF01391532 . S2CID 119934323 .
^ Лерарио, Джованни; Фьерамоска, Антонио; Барачати, Фабио; Балларини, Дарио; Даскалакис, Константинос С.; Доминичи, Лоренцо; Де Джорджи, Милена; Майер, Стефан А.; Джильи, Джузеппе; Кена-Коэн, Стефан; Санвитто, Даниэле (2017). «Сверхтекучесть при комнатной температуре в конденсированном поляритоне». Физика природы . 13 (9): 837–841. arXiv : 1609.03153 . Бибкод : 2017NatPh..13..837L . дои : 10.1038/nphys4147 . S2CID 119298251 .
^ Хигнетт, Кэтрин (16 февраля 2018 г.). «Физика создает новую форму света, которая может привести к революции квантовых вычислений» . Newsweek . Проверено 17 февраля 2018 г.
^ Лян, Ци-Юй; и др. (16 февраля 2018 г.). «Наблюдение трехфотонных связанных состояний в квантовой нелинейной среде» . Наука . 359 (6377): 783–786. arXiv : 1709.01478 . Бибкод : 2018Sci...359..783L . дои : 10.1126/science.aao7293 . ПМК 6467536 . ПМИД 29449489 .
^ Фокс, Марк (2010). Оптические свойства твердых тел (2-е изд.). Издательство Оксфордского университета . п. 107. ИСБН 978-0199573370 .
^ Эрадат, Н.; и др. (2002). «Доказательства брэггоритонных возбуждений в фотонных кристаллах опала, пропитанных сильно поляризуемыми красителями». Прил. Физ. Летт . 80 (19): 3491. arXiv : cond-mat/0105205 . Бибкод : 2002ApPhL..80.3491E . дои : 10.1063/1.1479197 . S2CID 119077076 .
^ Юэнь-Чжоу, Джоэл; Сайкин, Семен К.; Чжу, Тони; Онбасли, Мехмет К.; Росс, Кэролайн А.; Булович, Владимир; Бальдо, Марк А. (9 июня 2016 г.). «Плекситонные точки Дирака и топологические моды» . Природные коммуникации . 7 : 11783. arXiv : 1509.03687 . Бибкод : 2016NatCo...711783Y . дои : 10.1038/ncomms11783 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 4906226 . ПМИД 27278258 .
^ Кауч, А.; и др. (2020). «Общие оптические возбуждения коррелированных систем: пи-тоны». Физ. Преподобный Летт . 124 (4): 047401. arXiv : 1902.09342 . Бибкод : 2020PhRvL.124d7401K . doi : 10.1103/PhysRevLett.124.047401 . ПМИД 32058776 . S2CID 119215630 .
^ Клингширн, Клаус Ф. (6 июля 2012 г.). Полупроводниковая оптика (4-е изд.). Бег. стр. 105. ISBN 978-364228362-8 .

Дальнейшее чтение

Бейкер-Джарвис, Дж. (2012). «Взаимодействие радиочастотных полей с диэлектрическими материалами на макроскопическом и мезоскопическом масштабах» . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 117 . Национальный институт науки и технологий: 1–60. дои : 10.6028/jres.117.001 . ПМЦ 4553869 . ПМИД 26900513 .
Фано, У. (1956). «Атомная теория электромагнитных взаимодействий в плотных материалах». Физический обзор . 103 (5): 1202–1218. Бибкод : 1956PhRv..103.1202F . дои : 10.1103/PhysRev.103.1202 .
Хопфилд, Джей-Джей (1958). «Теория вклада экситонов в комплексную диэлектрическую проницаемость кристаллов». Физический обзор . 112 (5): 1555–1567. Бибкод : 1958PhRv..112.1555H . дои : 10.1103/PhysRev.112.1555 .
«Новый тип суперкомпьютера может быть основан на сочетании «волшебной пыли» света и материи» . Кембриджский университет. 25 сентября 2017 года . Проверено 28 сентября 2017 г.

Внешние ссылки

[1] «Поляритон» . Lexico Британский словарь английского языка . Издательство Оксфордского университета . Архивировано из оригинала 17 января 2021 г.

[2] Тонкс, Льюи; Ленгмюр, Ирвинг (1 февраля 1929 г.). «Колебания в ионизированных газах» . Физический обзор . 33 (2): 195–210. Бибкод : 1929PhRv...33..195T . дои : 10.1103/PhysRev.33.195 . ПМЦ 1085653 .

[:1-3] Jump up to: ^а ^б Толпыго, КБ (1950). «Физические свойства решетки каменной соли, состоящей из деформируемых ионов». Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики (J. Exp. Theor. Phys.) . 20 (6): 497–509, на русском языке.

[:0-4] Jump up to: ^а ^б К.Б. Толпыго, "Физические свойства решетки каменной соли, состоящей из деформируемых ионов", Журн. Экс.Теор. Физ . том. 20, № 6, стр. 497–509 (1950), английский перевод: Украинский физический журнал , вып. 53, специальный выпуск (2008 г.); «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 8 декабря 2015 г. Проверено 15 октября 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[5] Хуан, Кун (1951). «Решеточные колебания и оптические волны в ионных кристаллах». Природа . 167 (4254): 779–780. Бибкод : 1951Natur.167..779H . дои : 10.1038/167779b0 . S2CID 30926099 .

[6] Хуан, Кун (1951). «О взаимодействии поля излучения с ионными кристаллами». Труды Лондонского королевского общества . А. 208 (1094): 352–365. Бибкод : 1951RSPSA.208..352H . дои : 10.1098/rspa.1951.0166 . S2CID 97746500 .

[7] Отто, А. (1968). «Возбуждение безызлучательных поверхностных плазменных волн в серебре методом нарушенного полного отражения». З. Физ . 216 (4): 398–410. Бибкод : 1968ZPhy..216..398O . дои : 10.1007/BF01391532 . S2CID 119934323 .

[8] Лерарио, Джованни; Фьерамоска, Антонио; Барачати, Фабио; Балларини, Дарио; Даскалакис, Константинос С.; Доминичи, Лоренцо; Де Джорджи, Милена; Майер, Стефан А.; Джильи, Джузеппе; Кена-Коэн, Стефан; Санвитто, Даниэле (2017). «Сверхтекучесть при комнатной температуре в конденсированном поляритоне». Физика природы . 13 (9): 837–841. arXiv : 1609.03153 . Бибкод : 2017NatPh..13..837L . дои : 10.1038/nphys4147 . S2CID 119298251 .

[NW-20180216-9] Хигнетт, Кэтрин (16 февраля 2018 г.). «Физика создает новую форму света, которая может привести к революции квантовых вычислений» . Newsweek . Проверено 17 февраля 2018 г.

[SCI-20180216-10] Лян, Ци-Юй; и др. (16 февраля 2018 г.). «Наблюдение трехфотонных связанных состояний в квантовой нелинейной среде» . Наука . 359 (6377): 783–786. arXiv : 1709.01478 . Бибкод : 2018Sci...359..783L . дои : 10.1126/science.aao7293 . ПМК 6467536 . ПМИД 29449489 .

[11] Фокс, Марк (2010). Оптические свойства твердых тел (2-е изд.). Издательство Оксфордского университета . п. 107. ИСБН 978-0199573370 .

[eradat-12] Эрадат, Н.; и др. (2002). «Доказательства брэггоритонных возбуждений в фотонных кристаллах опала, пропитанных сильно поляризуемыми красителями». Прил. Физ. Летт . 80 (19): 3491. arXiv : cond-mat/0105205 . Бибкод : 2002ApPhL..80.3491E . дои : 10.1063/1.1479197 . S2CID 119077076 .

[13] Юэнь-Чжоу, Джоэл; Сайкин, Семен К.; Чжу, Тони; Онбасли, Мехмет К.; Росс, Кэролайн А.; Булович, Владимир; Бальдо, Марк А. (9 июня 2016 г.). «Плекситонные точки Дирака и топологические моды» . Природные коммуникации . 7 : 11783. arXiv : 1509.03687 . Бибкод : 2016NatCo...711783Y . дои : 10.1038/ncomms11783 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 4906226 . ПМИД 27278258 .

[kauch-14] Кауч, А.; и др. (2020). «Общие оптические возбуждения коррелированных систем: пи-тоны». Физ. Преподобный Летт . 124 (4): 047401. arXiv : 1902.09342 . Бибкод : 2020PhRvL.124d7401K . doi : 10.1103/PhysRevLett.124.047401 . ПМИД 32058776 . S2CID 119215630 .

[15] Клингширн, Клаус Ф. (6 июля 2012 г.). Полупроводниковая оптика (4-е изд.). Бег. стр. 105. ISBN 978-364228362-8 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]