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Super-radiância e acoplamento forte entre luz e matéria em meta-superfícies plasmônicas nanoestruturadas

Processo: 18/22438-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de março de 2019 - 29 de fevereiro de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Convênio/Acordo: Texas A&M University
Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
Pesquisador responsável:Euclydes Marega Junior
Beneficiário:Euclydes Marega Junior
Pesq. responsável no exterior: Alexey Belyanin
Instituição no exterior: Texas A&M University, Estados Unidos
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Pesq. associados:Marcio Daldin Teodoro
Vinculado ao auxílio:13/07276-1 - CEPOF - Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica, AP.CEPID
Assunto(s):Fotônica  Semicondutores  Superradiância  Pontos quânticos  Plasmônica  Óptica quântica  Sistemas auto-organizados  Cooperação internacional 

Resumo

O projeto investigará fenômenos de superradiância e óptica quântica relacionados em um sistema híbrido que consiste de uma heteroestrutura de pontos quânticos auto-organizada, eletromagneticamente acoplada a uma metassuperfície plasmônica. Superradiância é um dos exemplos mais fascinantes de auto-organização em sistemas quânticos. Como inicialmente previsto por Dicke em 1954, um sistema incoerentemente de átomos pode desenvolver espontaneamente a coerência macroscópica a partir de flutuações de vácuo e produzir um pulso de luz coerente atrasado. Tais pulsos foram observados em gases atômicos e moleculares, e sua natureza quântica intrigante foi inequivocamente demonstrada. A implementação da superradiância em sistemas de matéria condensada provou ser muito mais desafiadora devido à decoerência ultrarrápida e aos processos competitivos de muitos corpos. O PI TAMU fez estudos teóricos pioneiros de superradiância em nanoestruturas semicondutoras. O PI São Carlos foi um dos primeiros a observar os efeitos de superradiância em pontos quânticos semicondutores auto-organizados. Recentemente, ele demonstrou um alto grau de controle sobre as propriedades radiativas dos pontos quânticos, acoplando seus modos de emissão com plasmon-polaritons numa metassuperfície plasmônica. A experiência combinada dos PIs e suas experiências anteriores fornecem uma base perfeita e motivação para a presente proposta. O sistema híbrido de pontos quânticos proposto é uma plataforma muito interessante para estudar a superradiância plasmônica e outros fenômenos coletivos. Além disso, a plataforma é compatível com as tecnologias de crescimento de semicondutores padrão III-V, que abre o caminho para aplicações fotônicas integradas. (AU)