Група вчених з Массачусетського технологічного інституту та Техаського університету в Остіні
Метод, розроблений вченими, включає поділодного скануючого лазерного імпульсу на кілька сотень окремих. Кожен із них досягає досліджуваного зразка у різний час. Вимірюючи відбиті та пропущені хвилі, а потім поєднуючи результати спостережень як окремі кадри, фізики створили фільм, який дає мікроскопічне уявлення про механізми, за допомогою яких відбуваються перетворення.
Зразок фотозбуджується лазерним імпульсомнакачування з енергією 1,55 еВ (вертикальний промінь). При одноразовому відображенні зондуючий пучок з енергією 1,55 еВ (падає зверху зліва) проходить через набір подвійних 20-ступінчастих ешелонів і поділяється на сітку 20 на 20 з 400 імпульсів з різними затримками часу. Ці зондуючі імпульси фокусуються на зразку разом із імпульсом накачування. Відбиті зондувальні імпульси виявляються у різних областях камери. Зображення: Gao et al., Science Advances
У своїй роботі вчені використали дисульфідтанталу. Він складається з ковалентно пов'язаних шарів атомів танталу та сірки, вільно укладених один на одного. Нижче критичної температури атоми та електрони цього матеріалу утворюють нанорозмірні структури хвилю зарядової щільності. Формування цієї нової фази робить матеріал ізолятором, але один єдиний інтенсивний світловий імпульс перетворює його на метастабільний прихований метал.
Зазвичай світити лазером на матеріали - це те самесаме, що їх нагрівати, але не в цьому випадку. Тут опромінення кристала перебудовує електронний порядок, створюючи зовсім нову фазу, відмінну від високотемпературної.
Чжуцюань Чжан, дослідник із Массачусетського технологічного інституту, співавтор роботи
За допомогою нової технології вченим вдалосяспостерігати динаміку цього складного фазового перетворення. Вони побачили, що плавлення та переупорядкування хвилі зарядової щільності призводить до утворення прихованого квантового стану.
Фізики вважають, що розуміння походженнятаких метастабільних квантових фаз допоможе вирішити фундаментальні питання нерівноважної термодинаміки. Крім того, хоча дослідження було проведено з одним конкретним матеріалом, вчені кажуть, що ту ж методологію можна використовувати для вивчення інших екзотичних явищ у квантових матеріалах.
Зображення на обкладинці: Frank Yi Gao, MIT
Читати далі:
Відкрито дивну фазу матерії, яка займає відразу два тимчасові виміри
Археологи знайшли малюнки жахливих людей із величезними головами: ким вони були
Робот-археолог занурився на 1 000 метрів під воду, щоб оглянути корабель, що затонув.