Modelando polaritones para redefinir las reglas de selección

El descubrimiento del momento angular orbital (OAM) en la luz estableció un nuevo grado de libertad para controlar no solo su flujo sino también su interacción con la materia. Aquí, mostramos que al modelar modos de polaritones extremadamente sublongitudinales, por ejemplo, imbuyendo polaritones plasmónicos y fonónicos con OAM, diseñamos cuáles transiciones están permitidas o prohibidas en sistemas electrónicos como átomos, moléculas y átomos artificiales. Crucial para la viabilidad de estas reglas de selección ingenierizadas es el acceso a transiciones convencionalmente prohibidas que ofrecen los polaritones sublongitudinales. También encontramos que la posición del átomo absorbente proporciona un parámetro sorprendentemente rico para controlar qué procesos de absorción dominan sobre otros. Se puede lograr una sintonización adicional al alterar las propiedades polaritónicas del sustrato, por ejemplo, sintonizando la densidad de portadores en grafeno, lo que potencialmente permite el control electrónico sobre las reglas de selección. Nuestros hallazgos son más adecuados para modos polaritónicos que transportan OAM y que pueden ser creados en grafeno, conductores de monolámina, películas delgadas metálicas y películas delgadas de dieléctricos polares como el nitruro de boro. Al construir sobre estos hallazgos, prevemos la ingeniería completa de las reglas de selección espectroscópicas a través de los muchos grados de libertad en la forma de los campos ópticos.