Команда ученых из России, Великобритании и Китая выяснила закономерности взаимодействия поляритонных конденсатов в органических системах. Исследование открывает уникальные возможности для полностью оптической обработки информации в обход потерям скорости и энергии сигналов при их преобразовании в электрический ток. Результаты опубликованы в журнале Communications Physics.

Органические вещества составляют основу всех живых организмов. Их взаимодействие со светом — главный процесс в жизни растений, обеспечивающий возможность существования жизни на Земле. Органические материалы также активно используются для создания светоизлучающих устройств, гибкой электроники, солнечных батарей, фоточувствительных сенсоров и так далее.

Ученые из Сколтеха и Университета ИТМО совместно с коллегами из Нанкинского и Шеффилдского университетов сосредоточились на исследовании сильного взаимодействия света с органическими веществами. При этом кванты света — фотоны — и электронное возбуждение молекул «переплетаются» и образуют квазичастицу — поляритон. Он сочетает в себе высокую скорость распространения света и электронные свойства вещества.

Поддержанные грантом Российского научного фонда ученые провели серию экспериментов и выявили закономерности в свойствах поляритонных конденсатов — состоянии, в котором одновременно находятся сотни и даже тысячи поляритонов, идентичных друг другу. Так, исследователи выяснили ключевые зависимости сдвига частоты поляритонов от важнейших параметров взаимодействия света с органическими молекулами.

«Меняет ли это наш мир? Несомненно! Сильная связь может замедлять фотодеградацию молекул, изменять ход фотохимических реакций, а кроме того, наделяет фотоны способностью взаимодействовать друг с другом. Последнее свойство позволяет создавать эффективные устройства обработки оптических сигналов», — рассказывает один из авторов исследования, профессор Сколтеха Павлос Лагудакис.