Меѓународен истражувачки тим демонстрираше начин за магнетно управување со светлината што ја емитуваат екситон-поларитонски кондензати. Откритието се темели на слоевит магнетен полупроводник од хром сулфид бромид (CrSBr) и може да помогне во развојот на идни квантни и оптички технологии.
Екситон-поларитоните се хибридни квазичестички што настануваат кога екситоните, односно врзаните парови електрони и празнини во полупроводник, се спојуваат со светлината во оптички резонатор. Поради малата ефективна маса, тие полесно влегуваат во заедничка квантна состојба, позната како екситон-поларитонски кондензат.
За разлика од кондензатите создадени во ултрастудени атомски гасови, ваквите состојби во цврсти материјали може да се создадат со значително помало ладење, а во одредени услови и без надворешно ладење. Тоа ги прави интересни за квантна комуникација, квантна оптика и обработка на квантни информации.
Истражувачите го возбудиле материјалот со ултракратки ласерски импулси. Кога бројот на екситон-поларитони ја надминал критичната граница, интензитетот на емитираната светлина нагло се зголемил повеќе од сто пати, а светлинските бранови станале кохерентни — осцилирале усогласено. Тоа претставува јасен доказ дека е формиран кондензат.
Клучната новина е магнетната структура на CrSBr. Материјалот е составен од атомски тенки слоеви, во кои спиновите се подредени во иста насока, но соседните слоеви имаат спротивна магнетизација. Така се создава своеобразна магнетна бариера што ги ограничува екситоните во нивните слоеви.
Кога истражувачите примениле надворешно магнетно поле, спиновите почнале да се усогласуваат. Со тоа се менувале својствата на екситон-поларитоните, вклучително и енергијата на светлината што ја емитува кондензатот. При умерени магнетни полиња, поместувањето било до десетпати поголемо од она што претходните пристапи го постигнувале со електричен напон.
Резултатите отвораат можност за директно поврзување на светлината со магнетните состојби во материјалот. Во иднина, микробрановото зрачење би можело селективно да го менува магнетниот ред, што би било корисно за магнетни мемории и за претворање микробранови сигнали во оптички сигнали.
Студијата е објавена во списанието Nature Materials и претставува чекор кон спојување на квантната оптика со спинтрониката.
