本中心研究團隊利用超快瞬態吸收光譜, 探測大面積凡德瓦超晶格達到強耦合狀態下產生的激子極化子超快動力學以及準粒子間的非線性能量轉移
研究成果概述
本中心呂宥蓉副研究員主導之國際合作團隊利用超快瞬態吸收光譜探測大面積凡德瓦超晶格達到強耦合狀態下產生之激子極化子超快動力學, 以及準粒子間的非線性能量轉移。研究成果已發表在美國化學學會奈米期刊《ACS Nano》。與美國賓州大學Deep Jariwala研究團隊合作研究一種創新的人造材料—大面積的單層WS₂/Al₂O₃超晶格。在室溫量測條件下，大面積凡德瓦超晶格之激子(exciton)耦合開放式波導共振腔的光子(photon)，當達到強耦合(strong-coupling)狀態時會產生新的準粒子，即為激子極化子(exciton-polariton)。本中心研究團隊利用飛秒時間解析瞬態吸收光譜探測到大面積凡德瓦超晶格中上極化子分支 (upper exciton-polariton )、下極化子分支 (lower exciton-polariton) 之間的皮秒級非線性能量轉移現象，揭示此量子系統內的超快動力學。此外，研究團隊也觀察到這兩個新的混合準粒子之間的居量反轉行為，這為實現基於激子極化子的超高頻且超高效率光調變器奠定了基礎。這項研究不僅加深了對凡德瓦超晶格激子極化子超快動力學的基礎認識，研究團隊未來將進一步利用這些量子現象推動創新光量子技術發展。論文第一作者為中心研究團隊培養的台大物理博士候選人彭梓育。本研究特別感謝國科會臺美奈米材料基礎科學研發共同合作研究計畫，以及中研院研究計畫經費支持。
