Квантовая механика в полимерной пленке

Конденсат Бозе – Эйнштейна был впервые получен при комнатной температуре в тонком слое полимерного материала. Возможно, его удастся использовать в оптоэлектронных устройствах будущего.

Исследователи IBM Research впервые продемонстрировали квантовое состояние вещества, известное как конденсат Бозе – Эйнштейна, в люминесцентном полимере, подобном материалам, используемым в светоизлучающих экранах многих современных смартфонов.
Возможно, этот эффект удастся использовать при создании новых оптоэлектронных устройств (например, высокоэффективных лазеров и сверхбыстрых оптических коммутаторов) – необходимых элементов компьютеров и информационных сетей будущего.

Конденсат Бозе – Эйнштейна – это агрегатное состояние материи, которое можно наблюдать в охлажденном почти до абсолютного нуля газе, состоящем из бозонов (частиц с целым спином). При этом частицы такого газа (бозоны) практически перестают двигаться и становятся когерентными, переходя в одинаковое квантовое состояние. Это приводит к проявлению квантовых эффектов на макроскопическом уровне.
Ученые смогли добиться возникновения конденсата Бозе – Эйнштейна при комнатной температуре, поместив полимерную пленку толщиной всего 35 нм между двумя зеркалами и направив на неё луч лазера. При этом в материале появлялись экситонные поляритоны – квазичастицы-бозоны, возникающие при взаимодействии фотонов с экситонами. Совокупность этих квазичастиц демонстрировала свойства конденсата Бозе – Эйнштейна. Такое состояние длилось всего несколько пикосекунд, но исследователи надеются, что этого будет достаточно для использования бозонов в качестве источника когерентного излучения или элемента оптического коммутатора.
Ранее подобное явление было продемонстрировано в высококачественных кристаллах, однако использование более простого в получении пластика сокращает путь к практическому использованию свойств конденсата Бозе – Эйншейна.