量子谐振子作为各种场物质的本源，由正反粒子偶极子构成，它的本质是暗物质。作为一种可以控制量子粒子位置和能量的结构，在将来有望用于开发包括OLED和微型激光器在内的各种新技术。 

 

       近期，英国圣安德鲁斯大学与新加坡南洋理工大学的联合研究团队利用有机微腔产生一种即使在室温下也显示出量子态的极化子。该成果以“Optically trapped room temperature polariton condensate in an organic semiconductor”为题发表在Nature Communications上（ DOI: 10.1038/s41467-022-34440-0）。

 

图 (左)在显微镜下看到的被捕获的量子流体，(右)当流体被困在激光束强度的下降处时量子流体的各个谐振振荡状态的形状(虚线)。

 

       激子 - 极化子是部分物质和部分光的混合粒子，通过半导体微腔内的强耦合结合在一起，在那里它们可以形成玻色 - 爱因斯坦凝聚物。为了制造极化子，研究人员将光限制在一层厚度大概只有一根头发丝的百分之一的有机半导体（用于 OLED 智能手机显示屏的发光材料）中。有机薄层与两个高反镜构成一个三明治结构的微腔。

 

         极化子，就像空气中的水分一样，可以凝结并形成一种液体。研究人员将这种量子液体集中在激光束模式中以控制其特性。这使得它以一系列类似于小提琴弦振动的谐波频率振荡。 而且这些量化振动状态的形状与“量子谐振子”的形状相匹配。

 

       项目负责人之一、圣安德鲁斯大学物理与天文学院的 Hamid Ohadi 博士表示：“这是我们在量子物理课程中与学生一起研究的教科书问题，也就是量子谐振子。在这之前我们认为需要复杂的冷却方法才能看到这些振荡，但现在看来室温下也可以。”他的同事 Graham Turnbull 教授补充道，“通过研究这种量子振荡器，我们正在尝试如何控制极化子的位置和运动。未来，我们希望能够利用这些知识开发用于环境传感的新型量子技术、OLED 和微型激光器。”

 

       Ifor Samuel 教授也是圣安德鲁斯项目团队的一员，他认为，这项研究最引人注目的地方之一是凝聚体偏离激发区域一段宏观距离，导致更长的相干性和比常规高斯激发轮廓低一个数量级的阈值。因此该研究不仅可以应用于激光，还可以用于太阳能电池。”

 

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