Een groep wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology en de Universiteit van Texas in Austin
De door wetenschappers ontwikkelde methode omvat de scheidingéén scanlaserpuls in enkele honderden afzonderlijke. Elk van hen bereikt het testmonster op een ander tijdstip. Door de gereflecteerde en uitgezonden golven te meten en vervolgens de resultaten van de waarnemingen als afzonderlijke frames te combineren, hebben natuurkundigen een film gemaakt die een microscopisch beeld geeft van de mechanismen waardoor de transformaties plaatsvinden.
Het monster wordt gefoto-exciteerd door een laserpulspompen met een energie van 1,55 eV (verticale straal). Met een enkele reflectie passeert de meetstraal met een energie van 1,55 eV (invallend van linksboven) een reeks dubbele 20-stapniveaus en wordt verdeeld in een 20 bij 20 raster van 400 pulsen met verschillende tijdvertragingen. Deze sondepulsen worden samen met de pomppuls op het monster gericht. Gereflecteerde sondeerpulsen worden gedetecteerd in verschillende delen van de kamer. Afbeelding: Gao et al., Science Advances
In hun werk gebruikten wetenschappers disulfidetantaal. Het bestaat uit covalent gebonden lagen van tantaal- en zwavelatomen die losjes op elkaar zijn gestapeld. Onder de kritische temperatuur vormen de atomen en elektronen van dit materiaal nanostructuren - een ladingsdichtheidsgolf. De vorming van deze nieuwe fase maakt het materiaal een isolator, maar een enkele intense lichtpuls verandert het in een metastabiel verborgen metaal.
Gewoonlijk is een laser op materialen schijnen hetzelfdede meeste die ze verwarmen, maar niet in dit geval. Hier herschikt de bestraling van het kristal de elektronische orde, waardoor een geheel nieuwe fase ontstaat, anders dan de fase bij hoge temperatuur.
Zhuquan Zhang, onderzoeker aan het Massachusetts Institute of Technology, co-auteur van het werk
Met behulp van nieuwe technologie zijn wetenschappers erin geslaagd omobserveer de dynamiek van deze complexe fasetransformatie. Ze zagen dat het smelten en opnieuw ordenen van de ladingsdichtheidsgolf leidt tot de vorming van een verborgen kwantumtoestand.
Natuurkundigen geloven dat het begrijpen van de oorsprongdergelijke metastabiele kwantumfasen zullen helpen om fundamentele vragen van niet-evenwichtsthermodynamica op te lossen. Hoewel de studie met één specifiek materiaal werd gedaan, zeggen de wetenschappers dat dezelfde methodologie kan worden gebruikt om andere exotische verschijnselen in kwantummaterialen te bestuderen.
Omslagafbeelding: Frank Yi Gao, MIT
Lees verder:
Er is een vreemde fase van materie ontdekt die twee tijddimensies tegelijk inneemt
Archeologen hebben tekeningen gevonden van enge mensen met enorme hoofden: wie waren dat?
Archeoloog-robot duikt 1000 meter onder water om gezonken schip te inspecteren