Controle da Propagação de Excitons em Cristais Orgânicos através do Acoplamento Forte a Redes de Nanopartículas Plasmonicas

O transporte de excitons na maioria dos materiais orgânicos é baseado em um processo de hopping incoerente entre moléculas vizinhas. Esse processo é muito lento, estabelecendo um limite para o desempenho de dispositivos optoeletrônicos orgânicos. Neste Artigo, superamos o transporte incoerente de excitons acoplando fortemente excitações singlete localizadas em um cristal de tetraceno a modos de luz confinados em uma rede de nanopartículas plasmonicas. Nós imagemos o transporte dos exciton-polaritons resultantes no espaço de Fourier a várias distâncias da excitação para investigar diretamente seu comprimento de propagação em função da fração de exciton para fóton. Exciton-polaritons com uma fração de exciton de 50% mostram um comprimento de propagação de 4,4 μm, o que representa um aumento de 2 ordens de magnitude em comparação com o comprimento de difusão do exciton singlete. Este aumento notável foi qualitativamente confirmado com simulações de diferenças finitas no domínio do tempo e simulações de dinâmica molecular atômica multiescalar. Além disso, observamos que o comprimento de propagação é modificado quando o momento dipolar da transição do exciton está paralelo ou perpendicular ao campo da cavidade, o que abre uma nova avenida para controlar a anisotropia do fluxo de excitons em cristais orgânicos. O transporte aprimorado de exciton-polaritons relatado aqui pode contribuir para o desenvolvimento de dispositivos orgânicos com menores perdas de recombinação e desempenho melhorado.