Возбуждение прочных материалов

В физике, они являются в настоящее время предметом интенсивных исследований; в электронике, они могут дать совершенно новые функции. Так называемые топологические материалы характеризуются особыми электронными свойствами, которые также очень устойчива к внешним воздействиям. Этот материал группа также включает вольфрамовую ditelluride. В этом материале, такой защищенный топологически государство может быть «разогнан» с помощью специальных лазерных импульсов в течение нескольких триллионную секунды («ПС») и таким образом изменить его свойства. Это может быть ключевым требованием для реализации очень быстро, оптоэлектронных коммутаторов. Впервые физики в Кильском университете (КАУ) в сотрудничестве с исследователями на Институте Макса Планка по химической физике твердого тела (МПИ-РПС) в Дрездене, Университет Цинхуа в Пекине и Шанхае технический университет, удалось наблюдать изменение электронных свойств этого материала в экспериментах в реальном времени. Используя лазерные импульсы, они ставят атомов в образце вольфрама ditelluride в состояние контролируемого возбуждения, и имели возможность наблюдать соответствующие изменения в электронных свойствах «живой» с высокоточными измерениями. Недавно они опубликовали свои результаты в научном журнале Nature связи.

«Если эти лазерно-индуцированных изменений можно снова вспять, мы, по сути, есть переключатель, который можно активировать оптически, и которые могут измениться между различными электронными состояниями», — пояснил Майкл Бауэр, профессор кафедры физики твердого тела в КАУ. Такой процесс переключения уже было предсказано еще одно исследование, в котором исследователи из США недавно удалось непосредственно наблюдать атомных движений в вольфрам ditelluride. В своем исследовании ученые из Института экспериментальной и прикладной физики в КАУ сейчас сосредоточены на поведение электронов, и как электронные свойства, в том же материале могут быть изменены с помощью лазерных импульсов.

Полуметаллов Вейля с необычными электронными свойствами

«Некоторые из электронов в вольфраме ditelluride очень мобильны, поэтому они являются отличными носителями информации для электронных применений. Это связано с тем, что они ведут себя как так называемых фермионов Вейля», — сказал научный сотрудник Петра Хейн, чтобы объяснить необычные свойства материала, также известный как полуметалл Вейля. Вейлевские фермионы являются безмассовые частицы со специальными свойствами и иметь только ранее наблюдались косвенно как «квази-частиц» в твердых телах, таких как вольфрам ditelluride. «Впервые, мы теперь были в состоянии сделать изменения в области электронного строения видно, в которых эти свойства Вейля выставляются.»

Возбуждения существенные изменения его электронных свойств

Чтобы уловить едва заметные изменения в электронных свойствах требуются весьма чувствительные экспериментальные конструкции, очень точные измерения и анализ полученных данных. В течение последних лет исследовательская группа Киль удалось разработать такой эксперимент с необходимой долгосрочной стабильности. С помощью генерируемых лазерных импульсов они ставят атомов образца вольфрама ditelluride в состоянии колебательного возбуждения. Возникали различные перекрытия колебательных возбуждений, которые в свою очередь меняли электронные свойства материала. «Один из этих колебаний атомов было известно, что изменение электронных свойств Вейля. Мы хотели узнать точно, что это изменение выглядит», — сказал Хейн, чтобы описать одну из основных целей исследования.

Серия снимков показывает, как изменение свойств

Для того, чтобы наблюдать это специфический процесс, научно-исследовательская группа облученного материала с помощью второго лазерного импульса после нескольких пикосекунд. Высвобожденные электроны из образца, что позволило сделать выводы об электронной структуре материала — метод известен как «время-разрешенной фотоэлектронной спектроскопии».»Из-за короткого времени экспозиции только 0,1 пикосекунд, мы получаем моментальный снимок электронные состояния материала. Мы можем объединить многие из этих отдельных изображений в фильм и тем самым наблюдать, как этот материал реагирует на возбуждение первого лазерного импульса,» сказал д-р Стефан Jauernik объяснить метод измерения.

Запись одного набора данных на очень короткий процесс модификации обычно занимает одну неделю. Исследовательская группа Киль оценили большое количество таких наборов данных, используя недавно разработанный аналитический подход и, таким образом, возможность визуализировать изменения в электронных свойствах Вейля вольфрама ditelluride.

Чрезвычайно короткого процессы переключения мыслимые

«Наши результаты показывают, чувствительной и высоко-селективное взаимодействие колебаний атомов твердого и необычные электронные свойства вольфрама ditelluride», — резюмировала Бауэр. Последующие исследования направлены на изучение того, такие электронные процессы переключения может начаться даже быстрее-непосредственно облучающих лазерных импульсов — как уже было теоретически предсказано для других топологических материалов.

сделать разницу: спонсорские возможности