Certains matériaux ont des propriétés souhaitables qui sont cachées, et tout comme vous utiliseriez une lampe de poche pour voir dans l’obscurité, les scientifiques peuvent utiliser la lumière pour découvrir ces propriétés.
Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego ont utilisé une method optique avancée pour en apprendre davantage sur un matériau quantique appelé Ta2NiSe5 (TNS). Leur travail apparaît dans Mother nature Resources.
Les matériaux peuvent être perturbés par différents stimuli externes, souvent avec des changements de température ou de pression Cependant, comme la lumière est l'élément le as well as rapide de l'univers, les matériaux réagissent très rapidement aux stimuli optiques, révélant des propriétés qui autrement resteraient cachées.
« Essentiellement, nous dirigeons un laser sur un matériau et c'est comme une photographie cease-action où nous pouvons suivre progressivement une certaine propriété de ce matériau », a déclaré le professeur de physique Richard Averitt, qui a dirigé la recherche et est l'un des auteurs de l'post. « En examinant remark les particules constitutives se déplacent dans ce système, nous pouvons découvrir ces propriétés qui sont vraiment difficiles à trouver autrement. »
L’expérience a été menée par l’auteur principal Sheikh Rubaiat Ul Haque, diplômé de l’UC San Diego en 2023 et maintenant chercheur postdoctoral à l’Université de Stanford. Lui et Yuan Zhang, un autre étudiant diplômé du laboratoire d'Averitt, ont amélioré une method appelée spectroscopie dans le domaine temporel térahertz. Cette approach permet aux scientifiques de mesurer les propriétés d'un matériau sur une gamme de fréquences, et les améliorations apportées par Haque leur ont permis d'accéder à une gamme de fréquences as well as significant.
Le travail était basé sur une théorie créée par un autre auteur de l'post, Eugene Demler, professeur à l'ETH Zürich. Demler et son étudiant diplômé Marios Michael ont développé l'idée selon laquelle lorsque certains matériaux quantiques sont excités par la lumière, ils peuvent se transformer en un milieu qui amplifie la lumière à la fréquence térahertz. Cela a conduit Haque et ses collègues à examiner de près les propriétés optiques du TNS.
Lorsqu’un électron est excité à un niveau supérieur par un photon, il laisse derrière lui un trou. Si l’électron et le trou sont liés, un exciton est créé. Les excitons peuvent également previous un condensat, un état qui se produit lorsque les particules se rassemblent et se comportent comme une seule entité.
La strategy de Haque, soutenue par la théorie de Demler et utilisant les calculs fonctionnels de densité effectués par le groupe d'Angel Rubio à l'Institut Max Planck pour la structure et la dynamique de la matière, l'équipe a pu observer une amplification anormale de la lumière térahertz, qui a révélé certaines des propriétés cachées de l'exciton du TNS. condensat.
Les condensats sont un état quantique bien défini et l’utilisation de cette system spectroscopique pourrait permettre d’imprimer certaines de leurs propriétés quantiques sur la lumière. Cela pourrait avoir des implications dans le domaine émergent des resources de lumière intriquées (où plusieurs resources de lumière ont des propriétés interconnectées) utilisant des matériaux quantiques.
« Je pense que c'est une zone très ouverte », a déclaré Haque. « La théorie de Demler peut être appliquée à une suite d'autres matériaux dotés de propriétés optiques non linéaires. Avec cette procedure, nous pouvons découvrir de nouveaux phénomènes induits par la lumière qui n'ont jamais été explorés auparavant. »
Financement assuré par le programme DARPA DRINQS (D18AC00014), le Fonds countrywide suisse (200021_212899), le Military Analysis Office environment (W911NF-21-1-0184), le Conseil européen de la recherche (ERC-2015-AdG694097), le Cluster of Excellence' Highly developed Imaging of Subject' (Intention), Grupos Consolidados (IT1249-19), Deutsche (170620586) et Flatiron Institute.
