在光和物质之间制造“超空耦合”的独特过程

填充有二氧化硅的薄金膜中的环形孔使光和原子振动之间的超网耦合。该结构为探测与量子真空波动和开发新颖的光电器件相互作用的分子提供了机会。

在开创性的新研究中，明尼苏达大学双城市领导的国际研究人员开发了一种独特的制造量子态度，这是一部分光线和一部分。

该发现提供了基本新见解，以便更有效地开发下一代基于量子的光学和电子设备。该研究还可能对纳米级化学反应的效率提高产生影响。

该研究发表于自然光子学，由Springer自然出版集团出版的高影响力，同行评审科学期刊。

Quantum科学研究光的自然现象，并在最小的鳞片上进行物质。在这项研究中，研究人员通过在薄的金层中的微小环形孔中捕获光线来实现了一种独特的过程，其中它们在红外光（光子）和物质（原子振动）之间实现了“超字旋钮耦合”。这些孔的小于两个纳米，或者比人头毛的宽度小约25,000倍。

这些纳米盖，类似于用于发送电信号的同轴电缆的高度缩小版本（如电视中的电缆），用二氧化硅填充，与窗玻璃基本相同。基于计算机芯片行业中开发的技术的独特制造方法使得可以同时生产数百万这些空腔，同时展示这种超空光子振动耦合。

“其他人已经研究了光线和物质的强烈耦合，但随着这一新工艺来工程师纳米尺寸的同轴电缆，我们正在推动超自龙耦合的前沿，这意味着我们正在发现新的量子状态，在那里有重要的东西“明尼苏达大学电气计算机工程教授和研究高级作者”桑铉·俄通的不同性质和不寻常的事情开始发生。“这种光和原子振动的超网耦合开辟了开发新的量子型器件或改变化学反应的各种可能性。”

光线和物质之间的相互作用是地球上的生命中的核心 - 它允许植物将阳光转化为能量，并且我们允许我们看到我们周围的物体。红外光，波长远比我们的眼睛所看到的长度长，与材料中原子的振动相互作用。例如，当物体被加热时，构成物体的原子开始更快地振动，从而使更多的红外辐射，使热成像或夜视摄像机。

相反，由材料吸收的红外辐射的波长取决于弥补材料以及它们的布置方式，使得化学家可以使用红外吸收作为“指纹”以识别不同的化学物质。

通过增加红外光与材料原子振动的强烈相互作用，可以提高这些和其他应用。这反过来可以通过将光捕获到包含材料的小体积来实现。捕获光可以像使其在一对镜子之间来回反射一样简单，但是如果纳米级金属结构或“纳米盖”，则可以实现更强烈的相互作用，或者“纳米盖”将光线限制在超小长度尺度上。

发生这种情况时，相互作用可能足够强大，以至于光的量子 - 机械性质和振动发挥作用。在这种条件下，吸收的能量在纳米凹凸中的光（光子）和材料中的原子振动（声子）之间以足够快的速率来转移，使得光光子和物质声子不再区分。在这种条件下，这些强耦合的模式导致新的量子机械物体，该物体是零件光和部分振动的同时，称为“Polaritons”。

相互作用越强，陌生人可能发生的量子机械效应。如果相互作用足够强，则可以产生真空的光子，或者以否则不可能的方式进行化学反应。

“在这种耦合方案中，它令人着迷，真空不空。相反，它含有光子，具有由分子振动确定的波长。此外，这些光子非常局限于，由一分钟的分子分组共享，“在西班牙的Intituto de nanociencia y Materiones deAragón（Inma）的Intrituto de Nanociencia y Materiones deAragón（Inma）的另一个作者。

“通常，我们将真空视为基本上没有，但事实证明这种真空波动总是存在，”哦说。“这是实际利用这种所谓的零能量波动的重要一步，以做一些有用的东西。”

参考：“超越偏离零纳米盖耦合的超自塔旋转偏离纳米盖”由Daehan Yoo，Fernando deleón-pérez，彼得·佩尔顿，丹尼尔A. Mohr，Markus B. Raschke，Joshua D. Caldwell，LuisMartín- 2020年12月7日莫雷诺和桑悦哦，自然光子学.DOI：
10.1038 / S41566-020-00731-5

除了哦和马丁 - 莫雷诺，研究团队还包括大学李·李·李，丹尼尔A. Mohr，明尼苏达大学; FernandodeLeón-pérez，Centro Universitario de La Defensa de Zaragoza和Instituto de Nanociencia Y Materiales deAragón（Inma）在西班牙;马里兰大学巴尔的摩县马修佩尔顿;科罗拉多州大学博尔德·罗克克和旅馆大学的Joshua D. Caldwell。

该研究主要由美国国家科学基金会和三星全球研究外展计划提供资助，并借助于西班牙经济和竞争力，ARAGón政府项目，美国海军研究办公室和桑福德P.博纳德董事会在电气工程中的额外支持在明尼苏达大学。