石墨烯-二维铁磁体异质结构中强耦合的磁子-等离激元极化子

磁子与等离激元是两类非常不同的集体模式，分别作用于自旋与电荷自由度。初看起来，在等离激元与磁系统异质结构中形成杂化等离激元-磁子极化子面临两个挑战：一是通过等离激元电磁场与自旋的塞曼耦合产生的微弱相互作用，二是能量失配，因为在多数体系中等离激元能量处于 eV 范围，比磁子大数个量级。本文表明，石墨烯等离激元与二维铁磁绝缘体的磁子形成极化子，二者相距可达半微米，拉比耦合处于 100 GHz 量级（远大于腔 QED 磁子学）。这一强耦合既得益于石墨烯等离激元的小能量，也得益于相位匹配所带来的等离激元-磁子耦合的协同超辐射性质。我们表明拉比耦合可电学与力学调制，并提议一种衰减全内反射实验，以实现由等离激元激发驱动的二维铁磁体铁磁共振实验。