Ett team av forskare vid Chalmers tekniska högskola har hittat ett sätt att skapa självmonterande optiska kaviteter som kan nå ett starkt kopplingstillstånd som stödjer polaritonbildning. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , gruppen beskriver hur deras optiska kaviteter gjordes och möjliga användningsområden för dem. Johannes Feist med det autonoma universitetet i Madrid har publicerat en nyhet och synpunkter om det arbete som gjorts av teamet med detta arbete i samma tidskriftsnummer.

Optiska kaviteter är arrangemang av speglar som fångar ljus. De är en av huvudkomponenterna i lasrar. I denna nya ansträngning, forskarna arbetade med små metallflingor som de trodde kunde användas för att skapa en optisk kavitet. För detta ändamål, de skapade en organisk, jonföreningslösning som höll laddade joner (både positiva och negativa). De suspenderade sedan små metallflingor i lösningen, som täckte flingorna med dubbla lager av joner, ger dem en positiv nettoladdning – en situation som normalt skulle leda till att flingorna stöter bort varandra helt. Dock, flingorna kännetecknades också av en Casimir-kraft, som tjänade till att motverka de avvisande krafterna. De uppstod på grund av slumpmässig elektronrörelse i metallflingorna. Tillsammans, de två krafterna resulterade i att metallflingorna självmonterades till speglade par med ett mycket litet avstånd mellan dem (ungefär 100–200 nm), märkbart mindre än flingornas diameter. Det utrymmet visade sig fånga ljus, vilket innebar att det var en optisk kavitet.

Optiska kaviteter, såsom de som produceras av metallflingorna, fånga inte in allt ljus i ett system. De fångar bara vissa frekvenser, vilket gör att de kan bilda en stående våg. I sådana system, våglängden på ljuset som fångas bestäms av längden på kaviteten. Forskarna fann att genom att manipulera de optiska kaviteterna, de kunde pressa dem för att stödja polaritonbildning. De noterar också att förändring av avståndet mellan metallflingorna genom att ändra koncentrationen av joner i lösningen möjliggjorde att skapa polaritoner från olika material. De drar slutsatsen att deras tillvägagångssätt kan användas i en mängd olika tillämpningar, från optomekanisk till polaritonisk kemi till nanomaskineri.

© 2021 Science X Network