En gruppe forskere fra Massachusetts Institute of Technology og University of Texas i Austin
Metoden utviklet av forskere innebærer separasjonén skannelaserpuls i flere hundre separate. Hver av dem når testprøven på et annet tidspunkt. Ved å måle de reflekterte og transmitterte bølgene, og deretter kombinere resultatene av observasjonene som separate rammer, har fysikere laget en film som gir et mikroskopisk syn på mekanismene som transformasjonene skjer gjennom.
Prøven fotoeksiteres av en laserpulspumping med en energi på 1,55 eV (vertikal stråle). Med en enkelt refleksjon passerer sonderingsstrålen med en energi på 1,55 eV (innfall fra øverst til venstre) gjennom et sett med doble 20-trinns nivåer og er delt inn i et 20 x 20 rutenett med 400 pulser med forskjellige tidsforsinkelser. Disse probepulsene er fokusert på prøven sammen med pumpepulsen. Reflekterte sonderingspulser detekteres i forskjellige områder av kammeret. Bilde: Gao et al., Science Advances
I sitt arbeid brukte forskere disulfidtantal. Den består av kovalent bundne lag av tantal og svovelatomer løst stablet oppå hverandre. Under den kritiske temperaturen danner atomene og elektronene i dette materialet strukturer i nanostørrelse - en ladningstetthetsbølge. Dannelsen av denne nye fasen gjør materialet til en isolator, men en enkelt intens lyspuls gjør det til et metastabilt skjult metall.
Vanligvis er det det samme å skinne en laser på materialermest som varmer dem, men ikke i dette tilfellet. Her omorganiserer bestrålingen av krystallen den elektroniske rekkefølgen, og skaper en helt ny fase, forskjellig fra den med høy temperatur.
Zhuquan Zhang, forsker ved Massachusetts Institute of Technology, medforfatter av arbeidet
Ved hjelp av ny teknologi har forskerne lykkesobservere dynamikken i denne komplekse fasetransformasjonen. De så at smelting og omorganisering av ladningstetthetsbølgen fører til dannelsen av en skjult kvantetilstand.
Fysikere tror at forståelse av opprinnelsenslike metastabile kvantefaser vil bidra til å løse grunnleggende spørsmål om termodynamikk uten likevekt. Mens studien ble gjort med ett spesifikt materiale, sier forskerne at den samme metodikken kan brukes til å studere andre eksotiske fenomener i kvantematerialer.
Forsidebilde: Frank Yi Gao, MIT
Les mer:
En merkelig fase av materie har blitt oppdaget som okkuperer to tidsdimensjoner på en gang
Arkeologer har funnet tegninger av skumle mennesker med enorme hoder: hvem de var
Arkeologrobot dykker 1000 meter under vann for å inspisere et sunket skip