Навукоўцы ўпершыню прымянілі квантавую «алхімію»

Знойдзены спосаб «перапраграмаваць» матэрыялы з дапамогай эксітонаў.

Міжнародная група фізікаў прапанавала новы спосаб так званай флоке-інжынерыі — метаду, які дазваляе часова змяняць фундаментальныя ўласцівасці матэрыялаў. Замест магутнага лазернага выпраменьвання навукоўцы выкарысталі эксітоны — звязаныя пары электрона і «дзіркі», што ўзнікаюць у паўправадніках. Праца апублікаваная ў часопісе Nature Physics.

Флоке-інжынерыя грунтуецца на тым, што перыядычнае знешняе ўздзеянне — напрыклад, электрамагнітнае выпраменьванне — можа «пераапранаць» электронную структуру крыштала, ствараючы новыя энергетычныя станы. Паводле тэорыі, такі падыход дазваляе на некаторы час ператварыць звычайны паўправаднік у матэрыял з экзатычнымі ўласцівасцямі, аж да звышправоднасці. Аднак на практыцы метад амаль заўсёды патрабаваў экстрэмальна магутнага святла, якое хутка награвае і разбурае ўзор.

Новае даследаванне прапануе альтэрнатыву. Як паказалі аўтары, эксітоны ўзаемадзейнічаюць з матэрыялам значна мацней за фатоны, бо звязаныя з электронамі самой крышталічнай рашоткі. Гэта дазваляе назіраць выразныя флоке-эфекты пры значна меншых энергіях.

У эксперыментах навукоўцы даследавалі атамарна тонкі паўправаднік з дапамогай устаноўкі TR-ARPES — спектраскапіі з часавым і вуглавым дазволам. Спачатку яны зафіксавалі класічныя флоке-рэплікі электронных зон пры моцным аптычным уздзеянні. Потым інтэнсіўнасць святла паменшылі больш чым на парадак і правялі вымярэнні праз 200 фемтасекунд — у момант, калі асноўную ролю пачыналі адыгрываць эксітоны. Эфект аказаўся не толькі ўстойлівым, але і прыкметна больш выразным.

Паводле слоў аўтараў, прынцыпова важна, што флоке-інжынерыя цяпер не абмяжоўваецца фатонамі. Тэарэтычна аналагічныя эфекты можна ўзбуджаць і іншымі квазічасціцамі — фанонамі (калыханні рашоткі), магнонамі (спінавыя хвалі) або плазмонамі.

«Мы адкрылі шлях да прыкладной флоке-фізікі, у якой можна выкарыстоўваць самыя розныя бозоны», — падкрэсліў сааўтар даследавання Дэвід Бэкон з Універсітэцкага каледжа Лондана. — «Рэцэпту ўніверсальнага квантавага матэрыялу ў нас пакуль няма, але цяпер ёсць дакладны спектральны „адбітак“, з якога можна пачынаць».

Аўтары лічаць, што адкрыццё можа наблізіць стварэнне кіраваных квантавых матэрыялаў і прылад новага пакалення — ад энергаэфектыўнай электронікі да платформаў для квантавых вылічэнняў.

Вы можаце падтрымаць сайт Charter97.org наступным чынам:

РАЗЛІКОВЫ МУЛЬТЫВАЛЮТНЫ РАХУНАК ДЛЯ АХВЯРАВАННЯЎ:

Назва банка: Bank Millennium S.A.
Адрас: ul. Stanislawa Zaryna, 2A, 02-593, Warszawa
IBAN: PL97116022020000000216711123
SWIFT: BIGBPLPW
Імя ўладальніка рахунку: Fundacja “KARTA ‘97”
рызначэнне аплаты: Darowizna na cele statutowe

Звязацца з намі можна праз адрас [email protected]