Bose–Einstein condensation in plasmonic lattices

Julkaisun otsikon käännös: Bosen–Einsteinin kondensaatio plasmonisissa hiloissa

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Plasmoniikka on tieteenala, jossa tutkitaan valon vuorovaikutusta metallisten nanokokoisten rakenteiden kanssa. Tämä väitöskirja käsittelee metallisia nanorakenteita, joiden avulla valo saadaan kytkettyä metallin elektroneihin. Kun fotonit kytkeytyvät elektroneihin, valo saadaan tiivistettyä aallonpituutta pienempään tilaan. Tämä mahdollistaa erilaisten kvantti-ilmiöiden havaitsemisen huoneenlämpötilassa, joista eräs esimerkki on tässä väitöstyössä havaittu ensimmäinen valosta ja elektroneista koostuva Bosen-Einsteinin kondensaatti. Tutkimus kohdistuu kultaisista nanohiukkasista koostuviin säännöllisiin hilarakenteisiin, jotka on päällystetty orgaanisilla fluoresoivilla molekyyleillä. Molekyylejä voidaan virittää optisesti ulkoisen laserin avulla. Tämän seurauksena molekyylit lähettävät fotoneita hilarakenteeseen, jonka optiset resonanssit virittyvät molekyylien lähettämistä fotoneista. Kun molekyylien tiheyttä kasvatetaan riittävän suureksi, hilaresonanssit voivat kytkeytyä vahvasti molekyylien kanssa, jolloin ne muodostavat uudentyyppisiä kvasihiukkasia, joilla on sekä valon että aineen ominaisuuksia. Väitöstyö koostuu viidestä tutkimusartikkelista. Julkaisussa I havaitsemme ensimmäisen Bosen-Einsteinin kondensaatin plasmonisessa rakenteessa. Kondensaatti muodostuu huoneenlämpötilassa noin pikosekunnin ajassa. Julkaisussa II toteutamme ensimmäisen plasmonisen Bosen-Einsteinin kondensaatin vahvan kytkennän alueella. Vahvasti kytkeytynyt kondensaatti säteilee 100000 kertaa kirkkaammin kuin ensimmäinen plasmoninen kondensaatti. Toiminta huoneenlämpötilassa ja suuri kirkkaus tekevät vahvasti kytkeytyneestä plasmonisesta kondensaatista lupaavan alustan valosta luotujen kondensaattien tutkimukselle sekä myös mahdollisille sovellutuksille esimerkiksi anturiteknologian ja optisen kommunikaation aloilla. Julkaisussa III tutkimme vahvasti kytkeytyneen plasmonisen Bosen-Einsteinin kondensaatin paikka- ja aikakoherenssia suurissa hiloissa. Työssä tutkittu kondensaatti, joka on läpimitaltaan puoli millimetriä, on tiettävästi suurin valoon perustuva kondensaatti tähän mennessä. Julkaisussa IV raportoimme havaintoja vahvasti kytkeytyneen plasmonisen Bosen-Einsteinin kondensaatin vaihe- ja polarisaatio-ominaisuuksista. Havaitsemme kondensaatissa epätriviaalin vaihesiirtymän, joka mahdollistaa erilaisten polarisaatiokuvioiden muodostamisen. Julkaisussa V esittelemme uuden teoreettisen mallin vahvasti kytkeytyneiden orgaanisten systeemien mallintamiseen. Laskemme mallin avulla muun muassa faasidiagrammit laservalon tuottamiseen sekä heikon että vahvan kytkennän alueella ja osoitamme efektiivisten vuorovaikutusten alkuperän vahvasti kytkeytyneissä orgaanisissa systeemeissä.
Julkaisun otsikon käännösBosen–Einsteinin kondensaatio plasmonisissa hiloissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Törmä, Päivi, Vastuuprofessori
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0481-3
Sähköinen ISBN978-952-64-0482-0
TilaJulkaistu - 2021
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • plasmoniikka
  • polaritoni
  • nanohila
  • laser
  • Bosen-Einsteinin kondensaatti

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Bosen–Einsteinin kondensaatio plasmonisissa hiloissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä