Ainutlaatuinen ilmiö Kagome-metallissa

Kvanttifysiikassa tutkijat ovat lainanneet Kagome-nimen kuvaamaan materiaaliluokkaa, jonka atomirakenne muistuttaa läheisesti japanilaisen koripunonnan kuviota.

Floridan osavaltion yliopiston (FSU) apulaisprofessori Guangxin Ni:n johtamassa tutkimuksessa keskitytään siihen, miten tietty Kagome-metalli on vuorovaikutuksessa valon kanssa synnyttäen niin kutsuttuja plasmonipolaritoneja – nanomittakaavassa toisiinsa liittyviä elektronien ja sähkömagneettisten kenttien aaltoja materiaalissa, jotka tyypillisesti aiheutuvat valosta tai muista sähkömagneettisista aalloista.

Tällä kertaa FSU:ssa tutkittiin metallista cesium-vanadiiniantimonidia, (CsV3Sb5). Tutkijat tunnistivatkin ensimmäistä kertaa plasmonien olemassaolon CsV3Sb5:ssä ja havaitsivat, että niiden aallonpituus riippuu metallin paksuudesta.

He havaitsivat myös, että metalliin heijastavan laserin taajuuden muuttaminen sai plasmonien käyttäytymään eri tavalla, jolloin ne muuttuivat "hyperbolisiksi bulkkiplasmoneiksi", jotka leviävät materiaalin läpi sen sijaan, että pysyisivät rajoittuneena pintaan. Tämän seurauksena nämä aallot menettivät vähemmän energiaa kuin ennen, mikä tarkoittaa, että ne voisivat kulkea tehokkaammin.

"Hyperboliset plasmonipolaritonit ovat harvinaisia luonnonmetalleissa, mutta tutkimuksemme paljastaa, kuinka elektronivuorovaikutukset voivat luoda näitä ainutlaatuisia aaltoja nanomittakaavassa", Ni sanoo. "Tämä läpimurto on avain nano-optiikan ja nanofotoniikan teknologioiden kehittymiselle."

"Hyperboliset plasmonipolaritonit voivat tarjota joukon hämmästyttäviä nano-optisia ominaisuuksia ja kykyjä", Ni sanoi. "Niillä on potentiaalia tehostaa optisia viestintäjärjestelmiä, mahdollistaa huippukirkkaan kuvantamisen yli nykyrajojen ja saada fotoniset laitteet toimimaan paremmin. Niistä voi olla hyötyä myös ympäristömuutosten havaitsemisessa ja lääketieteellisessä diagnostiikassa, koska ne reagoivat voimakkaasti ympäristöönsä. Nämä ominaisuudet tekevät niistä avainasemassa tulevaisuuden optisten ja fotonisten teknologioiden edistämisessä."

CsV3Sb5-metalli oli lupaava valinta plasmonitutkimukseen sen epätavallisten elektronisten ja optisten ominaisuuksiensa vuoksi, kuten sen potentiaalinen kyky pakottaa plasmonien aallot liikkumaan vain yhteen suuntaan.

Aiheesta aiemmin:

Sähköis-optista tietotekniikkaa

Vangita elektroneja 3D-kiteeseen