doi.org/10.1038/s41467-024-49723-x
Credibilidade: 999
#Rede quântica
Um estudo focado no antimoneto de césio vanádio, um metal Kagome, mostrou seu potencial em melhorar a nano-óptica gerando polaritons de plasmon exclusivos
Essas descobertas podem promover tecnologias de comunicação óptica e sensoriamento.
Na tradicional cestaria japonesa, o antigo design “Kagome”, notável por seu arranjo simétrico de triângulos entrelaçados com cantos compartilhados, enfeita muitos itens artesanais. Da mesma forma, na física quântica, os cientistas usam o termo “Kagome” para se referir a uma categoria de materiais cujas estruturas atômicas imitam esse padrão de rede exclusivo.
Desde 2019, quando a mais recente família de metais Kagome foi descoberta, os físicos têm trabalhado para entender melhor suas propriedades e potenciais aplicações. Um novo estudo liderado pelo professor assistente de física da Florida State University (FSU), Guangxin Ni, se concentra em como um metal Kagome específico interage com a luz para gerar o que é conhecido como polaritons de plasmon, ondas de elétrons e campos eletromagnéticos ligados em nível nanoescala em um material, normalmente causados “”por luz ou outras ondas eletromagnéticas. O trabalho foi publicado recentemente no periódico Nature Communications.
Propriedades e potencial fotônico de CsV3Sb5
Pesquisas anteriores examinaram plasmons em metais regulares, mas não tanto em metais Kagome, onde o comportamento dos elétrons é mais complexo. Neste estudo, os pesquisadores da FSU examinaram o metal antimoneto de césio vanádio, também conhecido por sua fórmula química CsV3Sb5, para entender melhor as propriedades que o tornam um candidato promissor para tecnologias fotônicas mais precisas e eficientes.
Os pesquisadores identificaram pela primeira vez a existência de plasmons em CsV3Sb5 e descobriram que o comprimento de onda desses plasmons depende da espessura do metal.
Avançando a nano-óptica com polaritons de plasmons hiperbólicos
Eles também descobriram que mudar a frequência de um laser brilhando no metal fazia com que os plasmons se comportassem de forma diferente, transformando-os em uma forma conhecida como plasmons hiperbólicos em massa,- que se espalham pelo material em vez de ficarem confinados à superfície. Como resultado, essas ondas perderam menos energia do que antes, o que significa que podiam viajar com mais eficiência.
Os polaritons de plasmons hiperbólicos são raros em metais naturais, mas nossa pesquisa revela como as interações de elétrons podem criar essas ondas únicas na nanoescala,- disse Ni. Esse avanço é fundamental para o avanço das tecnologias em nano-óptica e nanofotônica.-
Métodos de pesquisa e observações em nanoimagem
Para explorar como os plasmons interagiam com o metal, os pesquisadores cultivaram cristais únicos de CsV3Sb5 e então colocaram flocos finos do material em superfícies de ouro especialmente preparadas. Usando lasers para realizar nanoimagem infravermelha de varredura, eles observaram como as ondas de polaritons de plasmons do metal de elétrons interagindo com campos eletromagnéticos mudavam de maneiras interessantes.
O que torna o CsV3Sb5 interessante é como ele interage com a luz em uma escala muito pequena, o que é conhecido como nano-óptica, – disse o autor principal Hossein Shiravi, um assistente de pesquisa de pós-graduação no National High Magnetic Field Laboratory, sediado na FSU. Descobrimos que em uma ampla faixa de frequência de luz infravermelha, as propriedades elétricas correlacionadas dentro do metal desencadearam a formação de plasmons hiperbólicos em massa. –
Esse padrão hiperbólico significa que menos energia é perdida. As descobertas da equipe revelam novas informações sobre a maneira como o metal Kagome CsV3Sb5 se comporta sob várias condições, fornecendo aos pesquisadores uma imagem mais precisa de suas propriedades e potenciais aplicações no mundo real.
Publicado em 15/08/2024 22h59
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