Investigadores observan un acoplamiento ultrafuerte de banda plana

Para demostrar este efecto de forma experimental, el equipo utilizó nanospectroscopía de bombeo–sondeo, una técnica en la que un pulso óptico excita el material y un segundo pulso óptico, retardado en el tiempo, mide la respuesta óptica con resolución espacial a escala nanométrica. Se empleó un pulso de bombeo en el infrarrojo cercano para crear electrones móviles en el sustrato de InAs mediante fotoexcitación. El aumento del número de portadores móviles desplaza la frecuencia de resonancia de los plasmones de superficie, haciéndola coincidir con la de los fonones ópticos de la capa de SiC de 50 nm de espesor depositada encima, lo que permite alcanzar el régimen de acoplamiento ultrafuerte de banda plana. Los modos resultantes de polaritones híbridos plasmon–fonón de superficie se visualizaron mediante nanoimagen espectroscópica en el infrarrojo medio, que proporcionó información sobre su relación frecuencia–vector de onda (dispersión) y confirmó el acoplamiento ultrafuerte de banda plana. Los experimentos se complementaron con modelos teóricos, que confirmaron la presencia de polaritones híbridos que se extienden a lo largo de un amplio rango de momentos.

Alcanzar el acoplamiento fuerte y ultrafuerte en un amplio rango de momentos —generando de manera efectiva un gran conjunto de modos híbridos de forma simultánea— podría beneficiar a la química impulsada por polaritones, donde los estados híbridos luz–materia modifican los paisajes energéticos de las reacciones químicas, así como a las transiciones de fase inducidas por un fuerte acoplamiento luz–materia, capaces de remodelar las propiedades físicas de un material.