Лазеры заставляют квантовые материалы раскрывать свои скрытые свойства • Earth.com

В области научных открытий исследователи постоянно ищут способы пролить свет на скрытые свойства материалов.

Это стремление привело к значительному прогрессу Калифорнийский университет в Сан-ДиегоКоманда исследователей использовала передовые оптические методы, чтобы пролить свет на загадочные свойства квантовой материи, известной как Ta2NiSe5 (TNS).

Исследование команды представляет собой решающий шаг в понимании квантовых материалов.

Освещая квантовый мир

Материалы обычно реагируют на внешние раздражители, такие как изменения температуры или давления. Однако исследовательская группа из Калифорнийского университета в Сан-Диего использовала беспрецедентную скорость света, чтобы вызвать быструю реакцию материалов, тем самым обнаруживая свойства, которые в противном случае остались бы скрытыми.

«По сути, мы освещаем материал лазерным лучом, что похоже на покадровую фотографию, где мы можем постепенно отслеживать определенные свойства этого материала», — сказал профессор физики. Ричард Аверетткоторый руководил исследованием и является одним из авторов статьи.

«Глядя на то, как движутся составляющие частицы в этой системе, мы можем извлечь эти свойства, которые трудно найти другим способом».

Стремление раскрыть скрытые квантовые свойства

Этот инновационный эксперимент возглавил шейх Рубаят Аль-Хак, недавний выпускник Калифорнийского университета в Сан-Диего, а теперь научный сотрудник Калифорнийского университета в Сан-Диего. Стэндфордский Университет.

Сотрудничая с Юань Чжаном, еще одним аспирантом лаборатории Аверетта, Хаак усовершенствовал метод, известный как терагерцовая спектроскопия во временной области.

Это улучшение позволило команде изучить свойства материала в более широком диапазоне частот, расширив границы своих исследований.

Их экспериментальная работа подтверждает теорию профессора Юджина Деммлера. ETH Цюрихеще один автор статьи.

Деммлер и аспирант Мариус Майкл выдвинули гипотезу, что когда квантовые материалы, такие как TNS, возбуждаются светом, они могут трансформироваться в среду, усиливающую свет терагерцовой частоты.

Эта гипотеза предоставила Хакки и его коллегам решающую основу для более тщательного исследования оптических свойств TNS.

Понимание экситонов и конденсатов

Ключевой концепцией их исследований является образование экситонов — состояний, связанных с электроном и дыркой, которые создаются, когда электрон поднимается на более высокий энергетический уровень фотоном.

Эти экситоны могут конденсироваться и вести себя как единое целое. Использование теории Диммлера вместе с расчетами функционала плотности группы Анхеля Рубио. Институт Макса Планка Что касается структуры и динамики материала, команда наблюдала аномальное усиление терагерцового света.

Это наблюдение сыграло решающую роль в раскрытии некоторых неуловимых свойств… Экситонные конденсаторы ТНС.

Последствия этого открытия далеко идущие. Конденсаты представляют собой четко определенное квантовое состояние, и этот спектроскопический метод может позволить запечатлеть их квантовые свойства на свету.

Будущее применение скрытых свойств

Это достижение является хорошим предзнаменованием для приложений в растущей области запутанных источников света, которые используют преимущества взаимосвязанных свойств нескольких источников света, использующих квантовые материалы.

Глядя в будущее, Хак оптимистично говорит: «Я думаю, что это широко открытая территория». «Теория Диммлера может быть применена к ряду других материалов с нелинейными оптическими свойствами. С помощью этого метода мы можем открыть новые явления, индуцированные светом, которые ранее не исследовались».

Это мнение отражает суть их работы, которая является смелым шагом на неизведанную научную территорию, обещая более глубокое понимание и потенциальные новые применения квантовых материалов.

Полная версия исследования опубликована в журнале Природные материалы.

—–

Понравилось то, что я прочитал? Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать интересные статьи, эксклюзивный контент и последние обновления.

—–

Посетите нас в EarthSnap, бесплатном приложении, созданном Эриком Раллсом и Earth.com.

—–