量子材料中的腔驱动吸引相互作用
材料科学
2025-04-24 v3 介观与纳米尺度物理
光学
摘要
量子材料中的多体现象源于宽广连续电子态之间的相互制约，调控这些相互作用对于设计新型相至关重要。一种有前景的方法利用约束于光腔内的真空电磁场涨落来定制电子性质。我们在此证明，腔光子可以在可调谐的范德瓦尔斯材料中媒介吸引相互作用，并将电子-空穴跃迁的连续谱重组为类激子态。我们引入了一种宽带、亚波长时域显微镜，将剥离的双栅二维量子材料集成到太赫兹腔中。该方法首次实现了对双层石墨烯在太赫兹频率下电场可调带隙的测量，同时揭示了与真空拉比频率超过 的裸光子能量的超强耦合。关键的是，我们识别出一种源自带间连续谱的新型腔诱导共振，其形态类似于库仑束缚激子，并在宽温度范围内保持稳定。通过将长期理论预测与先进实验技术相结合，我们的研究为设计和探测独特的光物质态以及在量子材料中实现混合关联相开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2408.00189,
title = {Cavity-Driven Attractive Interactions in Quantum Materials},
author = {F. Helmrich and H. S. Adlong and I. Khanonkin and M. Kroner and G. Scalari and J. Faist and A. Imamoglu and T. F. Nova},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.00189},
year = {2025}
}