Los polaritones son partículas híbridas "mitad luz mitad materia", que tienen tanto las características de los fotones (partículas de luz) como las de la materia sólida. Sus características únicas exhiben propiedades distintas de los fotones tradicionales y la materia sólida, lo que abre el potencial de los materiales de próxima generación, particularmente para superar las limitaciones de rendimiento de las pantallas ópticas.

Hasta ahora, la incapacidad de controlar eléctricamente polaritones a temperatura ambiente en un solo nivel de partícula ha dificultado su viabilidad comercial.

El equipo de investigación ha ideado un método novedoso llamado "espectroscopia de acoplamiento fuerte mejorada con punta de campo eléctrico", que permite una espectroscopia controlada eléctricamente de resolución ultra alta. Esta nueva técnica permite la manipulación activa de partículas de polaritones individuales a temperatura ambiente.

Esta técnica introduce un enfoque novedoso para la medición, integrando la microscopía de súper resolución previamente inventada por el equipo del Prof. Kyoung-Duck Park con un control eléctrico ultrapreciso. El instrumento resultante no solo facilita la generación estable de polariton en un estado físico distintivo llamado acoplamiento fuerte a temperatura ambiente, sino que también permite la manipulación del color y el brillo de la luz emitida por las partículas de polariton mediante el uso de un campo eléctrico. P>

El uso de partículas de polariton en lugar de puntos cuánticos, materiales clave de los televisores QLED, ofrece una ventaja notable. Una sola partícula de polariton puede emitir luz en todos los colores con un brillo significativamente mayor. Esto elimina la necesidad de tres tipos distintos de puntos cuánticos para producir luz roja, verde y azul por separado.

Además, esta propiedad se puede controlar eléctricamente de forma similar a la electrónica convencional. En términos de importancia académica, el equipo ha establecido y validado experimentalmente con éxito el efecto rígido cuántico confinado en el régimen de acoplamiento fuerte, arrojando luz sobre un misterio de larga data en la investigación de partículas polaritones.

El logro del equipo tiene una profunda importancia, ya que marca un avance científico que allana el camino para la próxima generación de investigaciones destinadas a crear diversos dispositivos optoelectrónicos y componentes ópticos basados ​​en la tecnología polariton. Este avance está preparado para hacer una contribución sustancial al avance industrial, particularmente al proporcionar tecnología de fuente clave para el desarrollo de productos innovadores dentro de la industria de pantallas ópticas, incluidas pantallas para exteriores ultrabrillantes y compactas.

Hyeongwoo Lee, autor principal del artículo, enfatizó la importancia de la investigación y afirmó que representa "un descubrimiento significativo con el potencial de impulsar avances en numerosos campos, incluidos los sensores ópticos de próxima generación, las comunicaciones ópticas y los dispositivos fotónicos cuánticos". P>

La investigación utilizó puntos cuánticos fabricados por el equipo del profesor Sohee Jeong y el equipo del profesor Jaehoon Lim de la Universidad Sungkyunkwan. El modelo teórico fue elaborado por el profesor Alexander Efros del Laboratorio de Investigación Naval, mientras que el análisis de datos fue realizado por el equipo del profesor Markus Raschke de la Universidad de Colorado y el equipo del profesor Matthew Pelton de la Universidad de Maryland.

Yeonjeong Koo, Jinhyuk Bae, Mingu Kang, Taeyoung Moon y Huitae Joo del Departamento de Física de POSTECH llevaron a cabo el trabajo de medición.

Más información: Hyeongwoo Lee et al, Punto cuántico polaritónico único eléctricamente sintonizable a temperatura ambiente, Cartas de revisión física (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.133001

Información de la revista: Cartas de revisión física

Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang