Grupa naukowców z Massachusetts Institute of Technology i University of Texas w Austin
Metoda opracowana przez naukowców polega na separacjijeden skanujący impuls laserowy na kilkaset oddzielnych. Każdy z nich dociera do próbki testowej w innym czasie. Mierząc fale odbite i transmitowane, a następnie łącząc wyniki obserwacji jako osobne klatki, fizycy stworzyli film, który daje mikroskopijny obraz mechanizmów, dzięki którym zachodzą przemiany.
Próbka jest fotowzbudzona impulsem laserowympompowanie z energią 1,55 eV (wiązka pionowa). Przy pojedynczym odbiciu wiązka sondująca o energii 1,55 eV (incydent od góry po lewej) przechodzi przez zestaw podwójnych 20-stopniowych poziomów i jest podzielona na siatkę 20 na 20 z 400 impulsami o różnych opóźnieniach czasowych. Te impulsy sondy skupiają się na próbce wraz z impulsem pompy. Odbite impulsy sondujące są wykrywane w różnych obszarach komory. Zdjęcie: Gao i in., Science Advances
W swojej pracy naukowcy wykorzystali dwusiarczektantal. Składa się z kowalencyjnie związanych warstw atomów tantalu i siarki luźno ułożonych jedna na drugiej. Poniżej temperatury krytycznej atomy i elektrony tego materiału tworzą struktury nanometryczne - falę gęstości ładunku. Powstanie tej nowej fazy sprawia, że materiał staje się izolatorem, ale pojedynczy intensywny impuls światła zamienia go w metastabilny ukryty metal.
Zwykle świecenie laserem na materiałach jest takie samonajbardziej je podgrzewają, ale nie w tym przypadku. Tutaj napromieniowanie kryształu zmienia porządek elektroniczny, tworząc zupełnie nową fazę, odmienną od wysokotemperaturowej.
Zhuquan Zhang, badacz z Massachusetts Institute of Technology, współautor pracy
Dzięki nowej technologii naukowcom udało się:obserwuj dynamikę tej złożonej transformacji fazowej. Zobaczyli, że topienie i zmiana kolejności fali gęstości ładunku prowadzi do powstania ukrytego stanu kwantowego.
Fizycy uważają, że zrozumienie pochodzeniatakie metastabilne fazy kwantowe pomogą rozwiązać podstawowe pytania dotyczące termodynamiki nierównowagowej. Ponadto, chociaż badania przeprowadzono na jednym konkretnym materiale, naukowcy twierdzą, że tę samą metodologię można wykorzystać do badania innych egzotycznych zjawisk w materiałach kwantowych.
Zdjęcie na okładce: Frank Yi Gao, MIT
Czytaj więcej:
Odkryto dziwną fazę materii, która zajmuje jednocześnie dwa wymiary czasowe
Archeolodzy znaleźli rysunki przerażających ludzi z ogromnymi głowami: kim byli
Robot archeolog nurkuje 1000 metrów pod wodą, aby zbadać zatopiony statek