Emissores quânticos e superradiância em materiais bidimensionais

• Processo: 23/14231-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: André Jorge Carvalho Chaves
• Beneficiário: Victor Gabriel Morele Duarte
• Instituição Sede: Divisão de Ciências Fundamentais (IEF). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/05040-5 - Emissores quânticos, superradiância e modos de superfície em J-agregados, BE.EP.DR
• Assunto(s): Éxciton Materiais bidimensionais Superradiância
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: emissores quânticos | Excitons | materiais 2D | superradiancia | twistrônica | Prop. Óticas e Espectrosc. da Mat. Condens; Outras Inter. da Mat. com Rad. e Part.

Resumo

Materiais bidimensionais tem se destacado devido as suas propriedades óticas, incluindo como uma plataforma para emissores quânticos. Entre os emissores quânticos em materiais bidimensionais, podemos mencionar defeitos em monocamadaas de nitreto de boro, excitons localizados em nanopilares de dicalcogenetos de metais de transição, e excitons de Moiré em heteroestruturas de van der Waals.Emissores quânticos são a peça fundamental para a produção de fontes de fótons únicos, indispensáveis na comunicação quântica e na computação quântica fotônica. Uma das principais características de emissores quânticos é a taxa de emissão de fótons únicos.Modos de superfície híbridos, como plasmon-polaritons, em materiais bidimensionais, podem ser usados para aumentar a taxa de emissão de emissores quânticos.A superradiância é um fenômeno coletivo que aparece em sistemas de emissores quânticos acoplados, caracterizado como uma transição de fase onde a taxa de emissão de fótons aumenta de forma quadrática com o número de emissores. Esse fenômeno foi extensivamente estudado em diferentes sistemas, incluindo átomos frios e buracos negros. Dentre as possíveis aplicações que superradiância apresenta, temos metrologia, computação e simulação quânticas.A superradiância em sistemas confinados, onde a distância espacial entre os emissores é desprezível, foi inicialmente estudada por Dicke e bastante discutida na literatura. Porém, os estudos em sistemas extensos ainda é incipiente.Nesse projeto de doutorado, será discutido a influência de modos de superfície de materiais bidimensionais, como plasmon-polaritons e exciton-polaritons, na taxa de emissão de fótons em emissores quânticos, para diferentes tipos de heteroestruturas de van der Waals. O principal objetivo será estudar a superradiância em matrizes de emissores quânticos em materiais 2D, incluindo nanopilares de TMDs e excitons de moiré em superredes de heteroestruturas de TMDs (twistrônica).