Ryhmä tutkijoita Massachusetts Institute of Technologysta ja Texasin yliopistosta Austinissa
Tutkijoiden kehittämään menetelmään kuuluu erottaminenyksi pyyhkäisevä laserpulssi useiksi sadoiksi erillisiksi pulsseiksi. Jokainen heistä saavuttaa testinäytteen eri aikaan. Mittaamalla heijastuneita ja läpäiseviä aaltoja ja yhdistämällä sitten havaintojen tulokset erillisiksi kehyksiksi, fyysikot ovat luoneet elokuvan, joka antaa mikroskooppisen kuvan mekanismeista, joiden kautta muutokset tapahtuvat.
Näyte valoviritetään laserpulssillapumppaus 1,55 eV:n energialla (pystypalkki). Yhdellä heijastuksella koetusäde, jonka energia on 1,55 eV (tulovasemmalta ylhäältä), kulkee kaksinkertaisen 20 askeleen joukon läpi ja jaetaan 20 x 20 ruudukkoon, jossa on 400 pulssia eri aikaviiveillä. Nämä anturin pulssit kohdistetaan näytteeseen yhdessä pumppupulssin kanssa. Heijastuneet mittauspulssit havaitaan kammion eri alueilla. Kuva: Gao et al., Science Advances
Tutkijat käyttivät työssään disulfidiatantaali. Se koostuu kovalenttisesti sitoutuneista tantaali- ja rikkiatomien kerroksista, jotka on pinottu löyhästi päällekkäin. Kriittisen lämpötilan alapuolella tämän materiaalin atomit ja elektronit muodostavat nanokokoisia rakenteita - varaustiheysaallon. Tämän uuden vaiheen muodostuminen tekee materiaalista eristeen, mutta yksi voimakas valopulssi muuttaa sen metastabiiliksi piilometalliksi.
Yleensä laserin hohtaminen materiaaleihin on samaeniten, jotka lämmittävät niitä, mutta ei tässä tapauksessa. Tässä kiteen säteilytys järjestää uudelleen elektronisen järjestyksen ja luo täysin uuden vaiheen, joka eroaa korkean lämpötilan vaiheesta.
Zhuquan Zhang, Massachusetts Institute of Technologyn tutkija, teoksen toinen kirjoittaja
Uuden teknologian avulla tiedemiehet ovat onnistuneettarkkaile tämän monimutkaisen vaihemuunnoksen dynamiikkaa. He näkivät, että varaustiheysaallon sulaminen ja uudelleenjärjestäminen johtaa piilotetun kvanttitilan muodostumiseen.
Fyysikot uskovat alkuperän ymmärtämisentällaiset metastabiilit kvanttifaasit auttavat ratkaisemaan epätasapainoisen termodynamiikan peruskysymyksiä. Lisäksi vaikka tutkimus tehtiin yhdellä tietyllä materiaalilla, tutkijat sanovat, että samaa menetelmää voidaan käyttää muiden eksoottisten ilmiöiden tutkimiseen kvanttimateriaalissa.
Kansikuva: Frank Yi Gao, MIT
Lue lisää:
Asiasta on löydetty outo vaihe, jolla on kaksi aikaulottuvuutta kerralla
Arkeologit ovat löytäneet piirroksia kammottavista ihmisistä, joilla on valtavat päät: keitä he olivat
Arkeologirobotti sukeltaa 1000 metrin syvyyteen veden alle tarkastaakseen upotetun laivan