I ricercatori del Technion hanno recentemente realizzato un importante progresso nel campo della spin-ottica a scala atomica, creando un laser spin-ottico a singolo strato atomico. Ciò è stato possibile grazie alle interazioni spin-dipendenti coerenti tra un singolo strato atomico e un reticolo spin-fotonico lateralmente confinato.
Il team di ricercatori del Technion ha presentato questa innovazione nella prestigiosa rivista Nature Materials. Questa scoperta apre nuove possibilità nel campo della ricerca fondamentale e dei dispositivi optoelettronici, che sfruttano sia gli spin degli elettroni che dei fotoni.
Questa ricerca è stata condotta dal Professor Erez Hasman, capo del Laboratorio di Fotonica a Scala Atomica del Technion, in collaborazione con il Professor Elad Koren e il Professor Ariel Ismach. Entrambi i gruppi di ricerca sono associati al Helen Diller Quantum Center e al Russel Berrie Nanotechnology Institute.
La sfida affrontata dai ricercatori era quella di sollevare la degenerazione dello spin delle sorgenti luminose, senza utilizzare campi magnetici a temperature criogeniche. Secondo il Dr. Rong, uno dei ricercatori coinvolti nello studio, “Le sorgenti luminose spin-ottiche sono cruciali per lo studio dello scambio di informazioni di spin tra elettroni e fotoni. Per costruire queste sorgenti, è necessario sollevare la degenerazione dello spin tra i due stati di spin opposti sia nelle parti fotoniche che elettroniche”.
Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno costruito reticoli spin-fotonici con diverse proprietà di simmetria e hanno utilizzato un monocristallo di WS2 per creare stati spin-valley lateralmente confinati. La creazione di un reticolo asimmetrico per inversione è stata fondamentale per il successo della ricerca.
Secondo il Professor Hasman, “L’effetto Rashba della valle spin-fotonica fornisce un meccanismo generale per costruire sorgenti luminose spin-ottiche ad emissione superficiale. La coerenza della valle dimostrata nella microcavità spin-valley integrata a singolo strato rappresenta un passo avanti nell’intreccio degli eccitoni della valle per l’informazione quantistica tramite qubit”.
Questo importante risultato è stato reso possibile grazie al sostegno della Israel Science Foundation (ISF), della Helen Diller Foundation e del grant Technion NEVET del RBNI. La fabbricazione del dispositivo è stata eseguita presso la Micro-Nano Fabrication & Printing Unit (MNF&PU) del Technion.
In conclusione, il team di ricercatori del Technion ha realizzato un notevole progresso nel campo della spin-ottica a scala atomica, creando un laser spin-ottico a singolo strato atomico. Questa scoperta apre nuove possibilità nella ricerca fondamentale e nei dispositivi optoelettronici che sfruttano sia gli spin degli elettroni che dei fotoni.
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