Используя свет, чтобы положить поворот на электроны

Некоторые молекулы, включая большинство из тех, что в живых организмах, есть формы, которые могут существовать в двух зеркальных вариантах. В правой и левой резьбой иногда могут иметь различные свойства, такие, что только один из них выполняет функции молекулы. Теперь группа физиков обнаружила, что такой же ассиметричный рисунок может быть вызвано и измеряется в определенных экзотических материалов, используя специальный световой луч, чтобы стимулировать материал.

В этом случае, такое явление, как «объективность» известна как хиральность, происходит не в структуре самих молекул, а в виде рисунка в плотности электронов в материале. Исследователи обнаружили, что этот асимметричного рисунка может быть вызвана на фоне циркулярно-поляризованной середине инфракрасного света на необычный материал, форма переходных металлов / дихалькогенид полуметалл называется TiSe2, или титана, диселенид.

Новые результаты, которые могут открыть новые направления исследований в области оптического контроля квантовых материалов, описанный сегодня в журнале Nature в статье Массачусетского технологического института постдоков Suyang Сюй и Цюн Ма, профессора Нух Гедик и Пабло Jarillo-Эрреро, и 15 коллеги из MIT и других университетов США, Китай, Тайвань, Япония и Сингапур.

Ученые обнаружили, что во время диселенид титана при комнатной температуре имеет хиральности, так как его температура понижается он достигает критической точки, где соотношение правшей и левшей электронных конфигураций выкинут и один тип начинает преобладать. Они обнаружили, что этот эффект может быть контролируется и корректируется на фоне циркулярно-поляризованной середине инфракрасного света в материал, и, что леворукость света (ли поляризации вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки) определяет хиральность полученного паттерна распределения электронов.

«Это нетрадиционный материал, который мы не полностью понимаем», — говорит Jarillo-Эрреро. Материал, естественно, самой структуры в «рыхло укладывают двумерных слоев друг на друга,» словно сноп бумаг, — говорит он.

В пределах этих слоев, распределение электронов образует «волной зарядовой плотности функции» набор пульсации полосами из чередующихся областей, где электроны более плотно или менее плотно упакованы. Затем эти полосы могут образовывать спиральные узоры, как структуру молекулы ДНК или винтовая лестница, которую крутят либо вправо, либо влево.

Обычно, материал будет содержать равное количество право — и левосторонняя версии эти плотности заряда волны, и последствия руку сведет в большинстве измерений. Но под влиянием поляризованного света, мама говорит, «Мы нашли, что мы можем сделать материал в основном предпочитают один из этих chiralities. И тогда мы может исследовать ее хиральности с помощью другого световой луч».Это подобно тому, как магнитное поле может индуцировать магнитное ориентация в металле, где обычно ее молекулы ориентированы случайным образом и, следовательно, не имеют результирующий магнитный эффект.

Но вызвать такой эффект в хиральности с Свет внутри твердого материала является то, что «никто никогда не делал раньше», — объясняет Гедик.

После инициирования определенной направленности с использованием циркулярно поляризованного света: «мы можем обнаружить, какую хиральность существует в материал со стороны оптически создается электрический ток,» Сюй добавляет. Затем, что направление может быть переключен на другую ориентацию, если противоположно поляризованный свет источника на материал.

Гедик говорит, что, хотя некоторые предыдущие эксперименты дают основание полагать, что такие хиральные фазы возможно в этот материал, «там были противоречивые эксперименты», так что было непонятно до сих пор, будет ли эффект был реальный. Хотя это слишком рано в этой работе, чтобы предсказать, что практического применения такой системы, возможно, способность контролировать электронные свойства материала с помощью всего лишь луч света, говорит он, может иметь значительный потенциал.

Хотя это исследование было проведено с одним конкретным материалом, исследователи говорят, что те же принципы могут работать и с другими материалами. Материал они использовали, диселенид титана, широко изучаются для потенциального использования в квантовых устройствах, и дальнейшие исследования по это может также предлагают взглянуть на поведение сверхпроводящих материалов.

Говорит Гедик, что этот способ произвести изменения в электронном состоянии материал представляет собой новый инструмент, который потенциально может быть применен в более широком смысле. «Это взаимодействие со светом-это явление, которое будет очень полезным в других материалах, а не только хиральный материал, но я подозреваю, что в влияя на другие виды заказов», — говорит он.

И, хотя хиральность хорошо известны и широко распространены в биологических молекулах и в некоторых магнитных явлений, «это первый раз, когда мы показали, что это происходит в электронных свойств твердого тела,» Jarillo-Эрреро говорит.

сделать разницу: спонсорские возможности