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Il condensato di Bose-Einstein aziona un laser fononico

18.09.2020

Sebbene i concetti di laser ottici (fotoni) e sonici (fononi) fossero previsti quasi contemporaneamente, il primo è onnipresente, ma le implementazioni del secondo non hanno ancora raggiunto la maturità tecnologica.

Un team congiunto di ricercatori dell'Instituto Balseiro e del Centro Atomico di Bariloche (Argentina) e dell'Istituto Paul Drude di Berlino (Germania) ha presentato un nuovo approccio alla generazione efficiente di vibrazioni meccaniche coerenti basato sul Bose-Einstein Condensate (BEC) di particelle accoppiate luce-materia (polaritoni) .

Un polariton BEC viene creato in una trappola, una microcavità a semiconduttore costituita da centri elettronici inseriti tra riflettori Bragg distribuiti (DBR) progettati per riflettere la luce della stessa energia emessa dai centri.

Quando eccitati da luce di diversa energia (per la quale la trappola è trasparente) gli stati elettronici dei centri emettono particelle luminose, vengono riflesse indietro e riassorbite dai centri. Una sequenza rapida e ripetitiva di emissione e riassorbimento porta alla miscelazione di stati elettronici e fotonici e alla creazione di una quasi-particella ibrida: un polaritone. La localizzazione spaziale di un gran numero di polaritoni nella trappola innesca il processo di auto-organizzazione con la formazione di un laser polariton.

La microcavità speculare di AlGaAs funge da trappola non solo per i fotoni del vicino IR, ma anche per i quanti di vibrazione meccanica (fononi). Un aumento della popolazione di fononi migliora la loro interazione con il polaritone BEC e porta a un'emissione acustica coerente verso il substrato a una frequenza di 20 GHz.

Un emettitore di luce intenso e monocromatico, il polariton BEC, che stimola il funzionamento di un laser fononico, può essere eccitato non solo otticamente, ma anche elettronicamente, come i laser VSCEL. Un corrispondente cambiamento nella progettazione della microcavità può consentire di aumentare la frequenza del laser fononico.

Le potenziali applicazioni del laser fononico possono essere il controllo coerente di fasci di luce, emettitori quantistici, gateway di dispositivi di comunicazione e informatica quantistica, nonché la conversione della luce in radiazione a microonde e ritorno in un intervallo di frequenza molto ampio (20-300 GHz) , che è rilevante per le future tecnologie di rete.

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Si è scoperto che questo veleno è uno zucchero complesso. I ricercatori australiani sono stati in grado di sintetizzare una molecola simile in laboratorio, ma senza le proprietà tossiche. Dopo la sua introduzione nei topi, il sistema immunitario degli animali inizia a produrre anticorpi contro la tossina malarica, neutralizzandola.

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