A Massachusetts Institute of Technology és az austini Texasi Egyetem tudósainak egy csoportja
A tudósok által kidolgozott módszer az elválasztást foglalja magábanegy pásztázó lézerimpulzus több száz különálló impulzusra. Mindegyikük különböző időpontban jut el a tesztmintához. A visszavert és átvitt hullámok mérésével, majd a megfigyelések eredményeinek külön képkockákként való kombinálásával a fizikusok olyan filmet hoztak létre, amely mikroszkopikus képet ad az átalakulások végbemenő mechanizmusairól.
A mintát lézerimpulzussal fotogerjesztikszivattyúzás 1,55 eV energiával (függőleges nyaláb). Egyetlen visszaverődéssel az 1,55 eV energiájú szondanyaláb (beesés balról fent) dupla, 20 lépésből álló szinteken halad át, és egy 20x20-as rácsra oszlik, amely 400 impulzusból áll, különböző időkésleltetésekkel. Ezek a szondaimpulzusok a szivattyú impulzusával együtt a mintára fókuszálnak. A visszavert szondázási impulzusok a kamra különböző területein érzékelhetők. Kép: Gao et al., Science Advances
Munkájuk során a tudósok diszulfidot használtaktantál. Kovalens kötéssel kötött tantál- és kénatomok rétegeiből áll, amelyek lazán egymásra vannak rakva. A kritikus hőmérséklet alatt ennek az anyagnak az atomjai és elektronjai nanoméretű struktúrákat alkotnak - egy töltéssűrűség-hullámot. Ennek az új fázisnak a kialakulása szigetelővé teszi az anyagot, de egyetlen intenzív fényimpulzus metastabil rejtett fémmé változtatja.
A lézerrel az anyagokra való fényezés általában ugyanaza leginkább melegíti őket, de ebben az esetben nem. Itt a kristály besugárzása átrendezi az elektronikus rendet, teljesen új, a magas hőmérséklettől eltérő fázist hozva létre.
Zhuquan Zhang, a Massachusetts Institute of Technology kutatója, a munka társszerzője
Az új technológia segítségével a tudósok sikerrel jártakfigyeljük meg ennek a komplex fázistranszformációnak a dinamikáját. Látták, hogy a töltéssűrűség-hullám olvadása és átrendeződése rejtett kvantumállapot kialakulásához vezet.
A fizikusok úgy vélik, hogy az eredet megértéseaz ilyen metastabil kvantumfázisok segítenek megoldani a nem egyensúlyi termodinamika alapvető kérdéseit. Miközben a vizsgálatot egy konkrét anyaggal végezték, a tudósok szerint ugyanez a módszer használható más egzotikus jelenségek kvantumanyagok tanulmányozására is.
Borítókép: Frank Yi Gao, MIT
Olvass tovább:
Felfedezték az anyag egy furcsa fázisát, amely egyszerre két idődimenziót foglal el
A régészek rajzokat találtak hátborzongató, hatalmas fejű emberekről: kik voltak ők
A régész robot 1000 méter mélyre merül a víz alá, hogy megvizsgálja az elsüllyedt hajót