Une équipe de recherche a mis au point une technique innovante de spectroscopie à ultra haute résolution. Leur percée marque le premier exemple au monde de contrôle électrique des polaritons – des particules hybrides de lumière et de matière – à température ambiante. La recherche a été publiée dans Physical Review Letters. .

Les polaritons sont des particules hybrides « mi-lumière mi-matière », possédant à la fois les caractéristiques des photons (particules de lumière) et celles de la matière solide. Leurs caractéristiques uniques présentent des propriétés distinctes de celles des photons traditionnels et de la matière solide, ouvrant ainsi le potentiel des matériaux de nouvelle génération, en particulier en dépassant les limites de performances des écrans optiques.

Jusqu'à présent, l'incapacité de contrôler électriquement les polaritons à température ambiante au niveau d'une seule particule a entravé leur viabilité commerciale.

L'équipe de recherche a mis au point une nouvelle méthode appelée « spectroscopie à couplage fort améliorée par la pointe du champ électrique », permettant une spectroscopie contrôlée électriquement à ultra haute résolution. Cette nouvelle technique permet la manipulation active de particules de polaritons individuelles à température ambiante.

Cette technique introduit une nouvelle approche de mesure, intégrant la microscopie à super-résolution précédemment inventée par l'équipe du professeur Kyoung-Duck Park avec un contrôle électrique ultra-précis. L'instrument résultant facilite non seulement la génération stable de polariton dans un état physique distinctif appelé couplage fort à température ambiante, mais permet également la manipulation de la couleur et de la luminosité de la lumière émise par les particules de polariton grâce à l'utilisation d'un champ électrique. P>

L’utilisation de particules polaritons au lieu de points quantiques, matériaux clés des téléviseurs QLED, offre un avantage notable. Une seule particule de polariton peut émettre de la lumière de toutes les couleurs avec une luminosité considérablement améliorée. Cela élimine le besoin de trois types distincts de points quantiques pour produire séparément de la lumière rouge, verte et bleue.

De plus, cette propriété peut être contrôlée électriquement de la même manière que l’électronique conventionnelle. En termes d'importance académique, l'équipe a réussi à établir et à valider expérimentalement l'effet Stark confiné quantique dans le régime de couplage fort, mettant ainsi en lumière un mystère de longue date dans la recherche sur les particules de polariton.

La réalisation de l'équipe revêt une importance profonde car elle marque une percée scientifique ouvrant la voie à la prochaine génération de recherche visant à créer divers dispositifs optoélectroniques et composants optiques basés sur la technologie des polaritons. Cette percée est sur le point d'apporter une contribution substantielle au progrès industriel, notamment en fournissant une technologie source clé pour le développement de produits révolutionnaires dans l'industrie des écrans optiques, notamment des écrans extérieurs ultra-lumineux et compacts.

Hyeongwoo Lee, l'auteur principal de l'article, a souligné l'importance de la recherche, déclarant qu'elle représente « une découverte importante avec le potentiel de faire avancer de nombreux domaines, notamment les capteurs optiques de nouvelle génération, les communications optiques et les dispositifs photoniques quantiques ». P>

La recherche a utilisé des points quantiques fabriqués par l'équipe du professeur Sohee Jeong et celle du professeur Jaehoon Lim de l'Université Sungkyunkwan. Le modèle théorique a été élaboré par le professeur Alexander Efros du Laboratoire de recherche navale tandis que l'analyse des données a été menée par l'équipe du professeur Markus Raschke de l'Université du Colorado et celle du professeur Matthew Pelton de l'Université du Maryland.

Yeonjeong Koo, Jinhyuk Bae, Mingu Kang, Taeyoung Moon et Huitae Joo du département de physique de POSTECH ont effectué le travail de mesure.

Plus d'informations : Hyeongwoo Lee et al, Point quantique polaritonique unique accordable électriquement à température ambiante, Physical Review Letters (2024). DOI : 10.1103/PhysRevLett.132.133001

Informations sur le journal : Lettres d'examen physique

Fourni par l'Université des sciences et technologies de Pohang