Pesquisadores identificam fenômeno único no metallic Kagome


Pesquisadores identificam fenômeno único no metallic Kagome

Um diagrama do antimoneto de césio vanádio do metallic Kagome mostrando ondas de plasmon se movendo através do materials. Crédito: Guangxin Ni

Na cestaria tradicional japonesa, o antigo design “Kagome” visto em muitas criações artesanais é caracterizado por um padrão simétrico de triângulos entrelaçados com cantos compartilhados. Na física quântica, o nome Kagome foi emprestado por cientistas para descrever uma classe de materiais com uma estrutura atômica que se assemelha muito a esse padrão de treliça distinto.

Desde que a mais recente família de metais Kagome foi descoberta em 2019, os físicos têm trabalhado para entender melhor suas propriedades e potenciais aplicações. Um novo estudo liderado pelo Professor Assistente de Física da Florida State College, Guangxin Ni, foca em como um metallic Kagome em specific interage com a luz para gerar o que é conhecido como polaritons — ondas de elétrons ligadas em nível nanoescala e em um materials, normalmente causado por luz ou outras ondas eletromagnéticas. O trabalho foi Publicados em Comunicações da Natureza.

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 metallic antimoneto de césio vanádio, também conhecido por sua fórmula química CsV3Sb5para 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 no CsV3Sb5 e descobriu que o comprimento de onda desses plasmons depende da espessura do metallic.

Eles também descobriram que mudar a frequência de um laser brilhando no metallic 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 materials em vez de ficarem confinados à superfície. Como resultado, essas ondas perderam menos energia do que antes, o que significa que podiam viajar de forma mais eficaz.

“Polaritons de plasmon hiperbólicos são raros em metais naturais, mas nossa pesquisa revela como as interações de elétrons podem criar essas ondas únicas na nanoescala”, disse Ni. “Essa descoberta é essencial para o avanço das tecnologias em nano-óptica e nano-fotônica.”

Para explorar como os plasmons interagiam com o metallic, os pesquisadores cultivaram cristais únicos de CsV3Sb5 e então colocaram flocos finos do materials em superfícies de ouro especialmente preparadas. Usando lasers para executar nanoimagens infravermelhas de varredura, eles observaram como os polaritons de plasmon do metallic — ondas 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 Nationwide Excessive Magnetic Area Laboratory, sediado na FSU. “Descobrimos que em uma ampla faixa de frequências de luz infravermelha, as propriedades elétricas correlacionadas dentro do metallic 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 metallic Kagome CsV3Sb5 se comporta sob diversas condições, fornecendo aos pesquisadores uma imagem mais precisa de suas propriedades e potenciais aplicações no mundo actual.

“Polaritons de plasmon hiperbólicos podem oferecer uma gama de recursos e habilidades nano-ópticas incríveis”, disse Ni. “Eles têm o potencial de impulsionar sistemas de comunicação óptica, permitir imagens tremendous nítidas além dos limites atuais e fazer dispositivos fotônicos funcionarem melhor. Eles também podem ser úteis para detectar coisas como mudanças ambientais e diagnósticos médicos porque reagem fortemente ao ambiente. Essas qualidades os tornam essenciais para o avanço de futuras tecnologias ópticas e fotônicas.”

O CSV3Sb5 metallic period uma escolha promissora para pesquisa de plasmons por causa de suas propriedades eletrônicas e ópticas incomuns, como sua capacidade potencial de forçar ondas de plasmons a se moverem em uma única direção, para citar apenas uma. Avanços recentes na tecnologia de imagem no nível de nanoescala ajudaram os pesquisadores a completar seu trabalho.

“Perdas eletrônicas tipicamente encontradas em metais convencionais complicaram anteriormente os esforços para observar efeitos exóticos de acoplamento luz-matéria, incluindo polaritons hiperbólicos”, disse Ni. “Isso é parte do que torna isso um avanço emocionante. Será interessante continuar explorando fenômenos nano-ópticos em metais não convencionais devido ao seu potencial para contribuir com tecnologias futuras.”

O aluno de pós-graduação da FSU, Aakash Gupta, também foi coautor deste estudo. O estudo foi conduzido em colaboração com pesquisadores da College of California Santa Barbara, Oak Ridge Nationwide Laboratory no Tennessee, Tsinghua College na China e College of Stuttgart, Leipzig College e Institute of Ion Beam Physics and Supplies Analysis da Alemanha.

Mais Informações:
H. Shiravi et al, Plasmons no metallic Kagome CsV3Sb5, Comunicações da Natureza (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49723-x

Citação: Pesquisadores identificam fenômeno único no metallic Kagome (2024, 30 de julho) recuperado em 30 de julho de 2024 de https://phys.org/information/2024-07-unique-phenomenon-kagome-metal.html

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