Một nhóm nghiên cứu đã đi tiên phong trong một kỹ thuật cải tiến trong quang phổ có độ phân giải cực cao. Bước đột phá của họ đánh dấu trường hợp đầu tiên trên thế giới về các phân cực điều khiển bằng điện—các hạt vật chất ánh sáng lai hóa—ở nhiệt độ phòng. Nghiên cứu đã được công bố trên Physical Review Letters.
Polariton là các hạt lai “nửa ánh sáng, nửa vật chất”, có cả đặc tính của photon – hạt ánh sáng – và đặc tính của vật chất rắn. Các đặc tính độc đáo của chúng thể hiện các đặc tính khác biệt với cả photon truyền thống và vật chất rắn, mở ra tiềm năng cho các vật liệu thế hệ tiếp theo, đặc biệt là trong việc vượt qua các giới hạn hiệu suất của màn hình quang học.
Cho đến nay, việc không thể điều khiển bằng điện các phân cực ở nhiệt độ phòng ở cấp độ hạt đơn lẻ đã cản trở khả năng tồn tại thương mại của chúng.
Nhóm nghiên cứu đã nghĩ ra một phương pháp mới gọi là “quang phổ ghép mạnh tăng cường đầu điện trường”, cho phép quang phổ điều khiển bằng điện có độ phân giải cực cao. Kỹ thuật mới này cho phép thao tác tích cực từng hạt phân cực riêng lẻ ở nhiệt độ phòng.
Kỹ thuật này giới thiệu một phương pháp đo lường mới, tích hợp kính hiển vi siêu phân giải do nhóm của Giáo sư Kyoung-Duck Park phát minh trước đây với khả năng điều khiển điện cực kỳ chính xác. Thiết bị thu được không chỉ tạo điều kiện cho việc tạo ra phân cực ổn định ở trạng thái vật lý đặc biệt gọi là khớp nối mạnh ở nhiệt độ phòng mà còn cho phép điều khiển màu sắc và độ sáng của ánh sáng phát ra từ các hạt phân cực thông qua việc sử dụng điện trường.
Sử dụng các hạt phân cực thay vì chấm lượng tử, vật liệu chính của TV QLED, mang lại lợi thế đáng chú ý. Một hạt phân cực duy nhất có thể phát ra ánh sáng với đủ màu sắc với độ sáng được tăng cường đáng kể. Điều này giúp loại bỏ sự cần thiết của ba loại chấm lượng tử riêng biệt để tạo ra ánh sáng đỏ, lục và lam riêng biệt.
Hơn nữa, đặc tính này có thể được điều khiển bằng điện tương tự như các thiết bị điện tử thông thường. Về mặt ý nghĩa học thuật, đội nghiên cứu đã thiết lập và xác nhận thành công bằng thực nghiệm hiệu ứng stark giới hạn lượng tử trong chế độ ghép nối mạnh, làm sáng tỏ một bí ẩn lâu đời trong nghiên cứu hạt phân cực.
Thành tựu của nhóm có ý nghĩa sâu sắc vì nó đánh dấu bước đột phá khoa học mở đường cho thế hệ nghiên cứu tiếp theo nhằm tạo ra các thiết bị quang điện tử và linh kiện quang học đa dạng dựa trên phân cực. công nghệ. Bước đột phá này sẵn sàng đóng góp đáng kể cho tiến bộ công nghiệp, đặc biệt là trong việc cung cấp công nghệ nguồn quan trọng để phát triển các sản phẩm đột phá trong ngành màn hình quang học bao gồm màn hình ngoài trời siêu sáng và nhỏ gọn.
Hyeongwoo Lee, tác giả chính của bài báo, nhấn mạnh tầm quan trọng của nghiên cứu, nói rằng nó đại diện cho “một khám phá quan trọng có tiềm năng thúc đẩy những tiến bộ trên nhiều lĩnh vực bao gồm cảm biến quang học thế hệ tiếp theo, truyền thông quang học và các thiết bị quang tử lượng tử”.
Nghiên cứu sử dụng các chấm lượng tử do nhóm của Giáo sư Sohee Jeong và nhóm của Giáo sư Jaehoon Lim từ Đại học Sungkyunkwan chế tạo. Mô hình lý thuyết được xây dựng bởi Giáo sư Alexander Efros thuộc Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân trong khi việc phân tích dữ liệu được thực hiện bởi nhóm của Giáo sư Markus Raschke từ Đại học Colorado và nhóm của Giáo sư Matthew Pelton từ Đại học Maryland.
Yeonjeong Koo, Jinhyuk Bae, Mingu Kang, Taeyoung Moon và Huitae Joo từ Khoa Vật lý của POSTECH đã thực hiện công việc đo lường.