Une équipe de scientifiques du Massachusetts Institute of Technology et de l’Université du Texas à Austin
La méthode développée par les scientifiques implique la séparationune impulsion laser à balayage en plusieurs centaines d'impulsions distinctes. Chacun d'eux atteint l'échantillon à tester à un moment différent. En mesurant les ondes réfléchies et transmises, puis en combinant les résultats des observations sous forme d'images séparées, les physiciens ont créé un film qui donne une vue microscopique des mécanismes par lesquels les transformations se produisent.
L'échantillon est photoexcité par une impulsion laserpompage avec une énergie de 1,55 eV (faisceau vertical). Avec une seule réflexion, le faisceau de sondage d'une énergie de 1,55 eV (incident du haut à gauche) traverse un ensemble de niveaux doubles de 20 étapes et est divisé en une grille 20 par 20 de 400 impulsions avec des retards différents. Ces impulsions de sonde sont focalisées sur l'échantillon avec l'impulsion de pompe. Les impulsions de sondage réfléchies sont détectées dans différentes zones de la chambre. Image : Gao et al., Science Advances
Dans leur travail, les scientifiques ont utilisé du disulfuretantale. Il se compose de couches liées par covalence d'atomes de tantale et de soufre empilés les uns sur les autres. En dessous de la température critique, les atomes et les électrons de ce matériau forment des structures nanométriques - une onde de densité de charge. La formation de cette nouvelle phase fait du matériau un isolant, mais une seule impulsion lumineuse intense le transforme en un métal caché métastable.
Habituellement, faire briller un laser sur des matériaux est le mêmele plus qui les chauffent, mais pas dans ce cas. Ici, l'irradiation du cristal réorganise l'ordre électronique, créant une phase complètement nouvelle, différente de celle à haute température.
Zhuquan Zhang, chercheur au Massachusetts Institute of Technology, co-auteur de l'ouvrage
Grâce aux nouvelles technologies, les scientifiques ont réussi àobserver la dynamique de cette transformation de phase complexe. Ils ont vu que la fusion et la réorganisation de l'onde de densité de charge conduisent à la formation d'un état quantique caché.
Les physiciens croient que la compréhension de l'origineces phases quantiques métastables aideront à résoudre les questions fondamentales de la thermodynamique hors équilibre. De plus, bien que l'étude ait été réalisée avec un matériau spécifique, les scientifiques affirment que la même méthodologie peut être utilisée pour étudier d'autres phénomènes exotiques dans les matériaux quantiques.
Image de couverture : Frank Yi Gao, MIT
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