Первый взгляд на скрытую квантовую фазу, захваченную в двумерном кристалле

Первый взгляд на скрытую квантовую фазу, захваченную в двумерном кристалле

Исследователи из Массачусетского технологического института и Техасского университета в Остине получили изображения метастабильной фазы, вызванной скрытым светом Вселенной, находящейся в равновесии, с помощью множества сложных спектроскопических инструментов. Используя однократные спектроскопические методы, они наблюдали этот переход в реальном времени в двумерном кристалле с наноразмерными изменениями электронной плотности.

Благодаря этой работе исследователи показали рождение и эволюцию скрытой квантовой фазы, индуцированной ультракоротким лазерным импульсом в кристалле с электронной модуляцией.

Чжуцюань Чжан, соавтор и нынешний аспирант по химии Массачусетского технологического института, сказал: материалы — это то же самое, что нагревать их, но не в этом случае. Здесь облучение кристалла перестраивает электронный порядок, создавая совершенно новую фазу, отличную от высокотемпературной».

Кейт А. Нельсон, профессор химии Массачусетского технологического института, профессор химии Хаслама и Дьюи, сказал: «Понимание происхождения таких метастабильных квантовых фаз важно для решения давних фундаментальных вопросов неравновесной термодинамики».

Эдоардо Бальдини, доцент кафедры физики UT-Austin, сказал: «Ключом к этому результату стала разработка современного лазерного метода, который может «снимать» необратимые процессы в квантовых материалах с временным разрешением 100 фемтосекунд».

Ковалентно связанные слои атомов тантала и серы свободно наслаиваются друг на друга, образуя вещество, известное как дисульфид тантала. Атомы и электроны материала образуют крошечные образования «звезды Давида» при температуре ниже определенной; это необычное распределение электронов называется «волной плотности заряда».

Бальдини сказал: один интенсивный импульс света толкает материал в метастабильный скрытый металл. Это переходное квантовое состояние, застывшее во времени. Люди уже наблюдали эту индуцированную светом скрытую фазу, но сверхбыстрые квантовые процессы, лежащие в ее основе, были еще неизвестны».

Нельсон сказал, «Одна из основных проблем заключается в том, что наблюдение за сверхбыстрым преобразованием одного электронного порядка в другой, которое может сохраняться неопределенно долгое время, невозможно с помощью традиционных методов временного разрешения».

Исследователи разработали новую технику, которая включала разделение одного пробного лазерного импульса на сотни дискретных пробных импульсов, которые поступали к образцу в различных точках до и после того, как переключение было инициировано другим сверхбыстрым импульсом возбуждения. Они создали видео, которое дает небольшое представление о механизмах, с помощью которых происходят преобразования, отслеживая изменения в каждом зондирующем импульсе после того, как они были отражены или переданы образцом.

Чжиюань Сунь, научный сотрудник Гарвардского квантового института, сказал: «Зафиксировав динамику этого сложного фазового превращения в однократном измерении, авторы продемонстрировали, что слияние и переупорядочение волны плотности заряда приводит к образованию скрытого состояния».

Ученые заметили, «Хотя это исследование проводилось с конкретным материалом, теперь ту же методологию можно использовать для изучения других экзотических явлений в квантовых материалах. Это открытие также может помочь в разработке оптоэлектронных устройств с фотореакцией по требованию».

Справочник журнала: )

    Фрэнки Гао, Чжэцюань Чжан и др. Снимки индуцированной светом метастабильной скрытой фазы, вызванной коллапсом порядка заряда. Достижения в науке. 22 июля 2022 г. Том 8, выпуск 29. DOI: 10.1126/sciadv.abp9076

Похожие сообщения

Оставить комментарий

ошибка: