Skip to content
Научный журнал JournalTech.ru

Научный журнал JournalTech.ru

Ученые получили первое в истории изображение скрытой квантовой фазы в двумерном кристалле

Posted on 22.07.2022 By admin Комментариев к записи Ученые получили первое в истории изображение скрытой квантовой фазы в двумерном кристалле нет
Публикации

[ad_1]

Разработка высокоскоростной фотографии со стробоскопической вспышкой в ​​1960-х годах покойным профессором Массачусетского технологического института Гарольдом «Доком» Эдгертоном позволила нам визуализировать события слишком быстро для глаза — пуля, пронзающая яблоко, или капля, попавшая в лужу молока.

Теперь, используя набор передовых спектроскопических инструментов, ученые из Массачусетского технологического института и Техасского университета в Остине впервые сделали снимки индуцированной светом метастабильной фазы, скрытой от равновесной Вселенной. Используя методы однократной спектроскопии на двумерном кристалле с наноразмерными модуляциями электронной плотности, они смогли наблюдать этот переход в режиме реального времени.

«С помощью этой работы мы показываем рождение и эволюцию скрытой квантовой фазы, индуцированной ультракоротким лазерным импульсом в электронно-модулированном кристалле», — говорит Франк Гао, доктор философии 22 года, соавтор статьи о работе, которая в настоящее время постдок в UT Austin.

«Обычно светить лазерами на материалы — это то же самое, что нагревать их, но не в этом случае», — добавляет Чжуцюань Чжан, соавтор и нынешний аспирант химического факультета Массачусетского технологического института. «Здесь облучение кристалла перестраивает электронный порядок, создавая совершенно новую фазу, отличную от высокотемпературной».

Статья об этом исследовании была опубликована сегодня в Научные достижения. Проект совместно координировали Кит А. Нельсон, профессор химии Хаслама и Дьюи в Массачусетском технологическом институте, и Эдоардо Бальдини, доцент физики в UT-Остин.

Лазерные шоу

«Понимание происхождения таких метастабильных квантовых фаз важно для решения давних фундаментальных вопросов неравновесной термодинамики», — говорит Нельсон.

«Ключом к этому результату стала разработка современного лазерного метода, который может «снимать фильмы» о необратимых процессах в квантовых материалах с временным разрешением 100 фемтосекунд». добавляет Бальдини.

Материал, дисульфид тантала, состоит из ковалентно связанных слоев атомов тантала и серы, свободно уложенных друг на друга. Ниже критической температуры атомы и электроны материала образуют наноразмерные структуры «Звезда Давида» — нетрадиционное распределение электронов, известное как «волна плотности заряда».

Формирование этой новой фазы делает материал изолятором, но один единственный интенсивный световой импульс превращает материал в метастабильный скрытый металл. «Это переходное квантовое состояние, застывшее во времени», — говорит Бальдини. «Люди наблюдали эту индуцированную светом скрытую фазу и раньше, но сверхбыстрые квантовые процессы, лежащие в ее основе, все еще были неизвестны».

Нельсон добавляет: «Одна из ключевых проблем заключается в том, что наблюдение за сверхбыстрым преобразованием одного электронного порядка в другой, который может сохраняться неопределенно долго, невозможно с помощью традиционных методов с временным разрешением».

Импульсы озарения

Исследователи разработали уникальный метод, который включал разделение одного зондирующего лазерного импульса на несколько сотен отдельных зондирующих импульсов, которые все достигали образца в разное время до и после того, как переключение было инициировано отдельным сверхбыстрым импульсом возбуждения. Измеряя изменения в каждом из этих зондирующих импульсов после того, как они были отражены или пропущены через образец, а затем объединяя результаты измерений вместе, как отдельные кадры, они могли создать фильм, который дает микроскопическое представление о механизмах, посредством которых происходят преобразования.

Зафиксировав динамику этого сложного фазового превращения в однократном измерении, авторы продемонстрировали, что плавление и переупорядочение волны плотности заряда приводит к образованию скрытого состояния. Теоретические расчеты Zhiyuan Sun, постдока Гарвардского квантового института, подтвердили эту интерпретацию.

Хотя это исследование было проведено с одним конкретным материалом, исследователи говорят, что ту же методологию теперь можно использовать для изучения других экзотических явлений в квантовых материалах. Это открытие также может помочь в разработке оптоэлектронных устройств с фотореакцией по требованию.

Другими авторами статьи являются аспирант химического факультета Джек Лю, доцент кафедры физического развития MRL Mitsui Career Development Джозеф Г. Чекелски; Линда Йе, доктор философии ’20, сейчас постдокторант Стэнфордского университета; и Ю-Сян Ченг, доктор философии 1919 года, в настоящее время доцент Тайваньского национального университета.

Поддержку в этой работе оказало Министерство энергетики США, Управление фундаментальных энергетических наук; инициатива EPiQS Фонда Гордона и Бетти Мур; и Фонд Роберта А. Уэлча.

[ad_2]

Source

Навигация по записям

❮ Previous Post: Повторное заражение будет частью пандемии в ближайшие месяцы. Каждое повторное заболевание повышает риск затяжного COVID
Next Post: В жарком мире кондиционер не роскошь, а спасение ❯

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

восемь + 18 =

Свежие записи

  • Как пластмассовые отходы влияют на здоровье и окружающую среду
  • Обзор Vavada
  • Новый тип запутанности позволяет ученым «заглянуть» внутрь ядра
  • Исследование показало, что широко используемый подсластитель в продуктах питания и напитках может увеличить тревожность
  • Танцы и игры дают представление о жизни и смерти в древней Италии.

Copyright © 2023 Научный журнал JournalTech.ru.

Theme: Oceanly by ScriptsTown