Resumen - Aumento de Purcell de las corrientes fotogalvánicas en una auto-cavity piroplasmónica de van der Waals

Aumento de Purcell de las corrientes fotogalvánicas en una auto-cavity piroplasmónica de van der Waals

2025-07-10 17:58:15

{"Xinyu Li","Jesse Hagelstein","Gunda Kipp","Felix Sturm","Kateryna Kusyak","Yunfei Huang","Benedikt F. Schulte","Alexander M. Potts","Jonathan Stensberg","Victoria Quirós-Cordero","Chiara Trovatello","Zhi Hao Peng","Chaowei Hu","Jonathan M. DeStefano","Michael Fechner","Takashi Taniguchi","Kenji Watanabe","P. James Schuck","Xiaodong Xu","Jiun-Haw Chu","Xiaoyang Zhu","Angel Rubio","Marios H. Michael","Matthew W. Day","Hope M. Bretscher","James W. McIver"}

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Esta investigación investiga el efecto Purcell del aumento de los corrientes fotogalvánicos en el semimetal de van der Waals (vdW) WTe2 utilizando una cavidad autoformada por láminas exfoliadas del material. El estudio demuestra que estas cavidades autoformadas pueden aumentar significativamente los corrientes fotogalvánicos terahercios (THz) en WTe2 al ser excitadas por luz, lo que conduce a una emisión coherente de campo cercano THz. El equipo de investigación, liderado por Hope Bretscher y James McIver del Instituto Max Planck y la Universidad de Columbia, usó circuitos óptoelectrónicos ultra rápidos para medir la emisión THz resultante de corrientes fotogalvánicas no lineales excitadas en los bordes de las láminas de WTe2. Observaron una emisión aumentada en frecuencias específicas que podrían ser ajustadas por la fluencia de excitación y la geometría del muestra, lo que atribuyeron a efectos de interferencia plasmónica controlados por los límites de la cavidad. El equipo desarrolló una teoría analítica que captura las condiciones de resonancia de la cavidad y la respuesta espectral en múltiples dispositivos, estableciendo a WTe2 como un emisor THz ajustable en geometría y sin desviación de voltaje. Los hallazgos demuestran el potencial de la ingeniería de cavidades autoformadas para controlar dinámicas no lineales y no equilibradas en materiales cuánticos y podrían llevar a nuevas aplicaciones en espectroscopia THz, comunicación inalámbrica y generación de señales en el chip. Puntos clave de la investigación incluyen: - Los materiales de van der Waals, como WTe2, pueden formar cavidades intrínsecas debido a sus pequeñas dimensiones finitas, confinando campos electromagnéticos en modos de cavidad plasmónica. - El efecto Purcell, un hito de la electrodinámica cuántica de cavidad, puede manifestarse en corrientes impulsadas, no lineales, aumentando el acoplamiento luz-materia en materiales cuánticos. - El equipo de investigación observó una emisión THz aumentada en cavidades de WTe2, atribuida a efectos de interferencia plasmónica controlados por los límites de la cavidad. - Se desarrolló una teoría analítica para describir modos de cavidad autoajustables y reproducir tendencias experimentales. - Los hallazgos demuestran el potencial de la ingeniería de cavidades autoformadas para controlar dinámicas no lineales y no equilibradas en materiales cuánticos y podrían llevar a nuevas aplicaciones en espectroscopia THz, comunicación inalámbrica y generación de señales en el chip.