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光物理学：ねじれ2層グラフェンにおけるカイラルプラズモンと低速プラズモンの観測
Nature 605, 7908 doi: 10.1038/s41586-022-04520-8
モアレ超格子は、回転角の小さいねじれ2層グラフェン（tBLG）における超伝導状態や強相関状態などのエキゾチックな創発的電子物性の観測につながった。最近、こうした知見に着想を得て、モアレプラズモンにおける新しい特性が探索されるようになっている。tBLGの基底面におけるプラズモン伝播が、近接場ナノイメージング法によって研究されてきたが、こうしたプラズモンの一般的な電磁気的特徴や電磁特性はまだよく分かっていない。今回我々は、高秩序モアレ超格子を有する巨視的なtBLGにおいて、2つの新たなプラズモンモードを直接観測したことを報告する。我々は、らせん構造化したtBLGナノリボンを用いて、光ポンピング下で電子気体の非補償ベリーフラックスに起因して生じるカイラルプラズモンの特徴を特定した。こうしたカイラルプラズモンの顕著な特徴は、明確な共鳴分裂と、最大ベリーフラックスのスペクトル窓に一致するファラデー回転と共に、光ポンピング強度と電子充填率への依存性を通して示された。さらに我々は、格子緩和したAB積層ドメインにおける入れ子状のサブバンド間のバンド間遷移に由来する、約0.4 eVの低速プラズモンモードも特定した。このモードは、強く究められてきた中波長赤外スペクトル窓内における強い光–物質相互作用への機会を開く可能性がある。我々の結果は、小角tBLGの新たな電磁ダイナミクスを明らかにするとともに、小角tBLGを独特な量子光学プラットフォームとして例示している。
