İlk Kez 2 Boyutlu Bir Kristalde Gizli Bir Kuantum Fazı Görüntülendi

boyutlu bir kristalde gizli bir kuantum fazi
Bu çizim, bir 2D tantal disülfid kristalinde (yıldız şekilleri) nano ölçekli yük düzeninin ışık kaynaklı çöküşünü ve gizli bir yarı kararlı metalik durumun (küreler) oluşumunu temsil eder. Kredi bilgileri: Frank Yi Gao

Merhum MIT bilim adamı Harold Edgerton, 1960’larda yüksek hızlı flaş flaşlı fotoğrafçılığı icat etti. Bir elmayı delen bir mermi veya bir süt havuza çarpan bir damlacık gibi insan gözüyle görülemeyecek eylemleri görmemizi sağladı.

MIT’den ve Austin’deki Texas Üniversitesi’nden araştırmacılar, çeşitli karmaşık spektroskopik aletler kullanarak ilk kez denge evreninden gizlenen ışık kaynaklı yarı kararlı bir fazın görüntülerini elde ettiler. Bu geçişi, tek atış spektroskopik yöntemlerle nano ölçekli elektron yoğunluk modülasyonları ile 2 boyutlu bir kristal üzerinde gerçek zamanlı olarak gözlemlediler.

Yardımcı yazar ve doktora sonrası araştırmacı Frank Gao’ya göre, Ph.D. ’22, UT Austin, çalışmada “elektronik olarak kontrol edilen bir kristalde ultra kısa lazer darbesinin neden olduğu gizli bir kuantum fazının oluşumunu ve evrimini sergiliyoruz”.

Şu anda MIT kimya alanında yüksek lisans öğrencisi olan Zhuquan Zhang şunları ekliyor: “Genellikle, malzemelerin üzerine lazer uygulamak onları ısıtmakla aynıdır, ancak bu durumda değil. Burada, kristali ışınlamak elektrik düzeninin değişmesine neden olur ve sonuç olarak yüksek sıcaklıktan farklı tamamen yeni bir aşamanın yaratılmasında.

Çalışma Science Advances yayın organında bir makale ile yayınladı.

Dengesizlik termodinamiğinde uzun süredir devam eden temel endişeleri ele almak, Nelson’a göre bu tür yarı kararlı kuantum fazlarının kökenini anlamayı gerektiriyor.

Baldini’ye göre, 100 femtosaniyelik bir zaman çözünürlüğü ile kuantum malzemelerinde geri dönüşü olmayan süreçlerin “filmlerini oluşturabilen” son teknoloji bir lazer tekniğinin başarılması, bu atılımın başarılması için çok önemliydi.

Kovalent olarak bağlı tantal ve kükürt atomları katmanları, tantal disülfid olarak bilinen maddeyi oluşturmak için gevşek bir şekilde üst üste katmanlanır. Malzemenin atomları ve elektronları, belirli bir sıcaklığın altında küçük “Davut Yıldızı” oluşumları oluşturur; elektronların bu olağandışı dağılımına “yük yoğunluğu dalgası” denir.

Malzeme, bu yeni fazın geliştirilmesinin bir sonucu olarak bir yalıtkan haline gelir, ancak tek, güçlü bir ışık darbesi yayar, malzemeyi yarı kararlı bir gizli metale dönüşmeye zorlar. Baldini, “Zaman içinde donmuş anlık bir kuantum halidir” diyor.

Bu ışık kaynaklı gizli faz daha önce görülmüş olsa da, ultra hızlı kuantum alemindeki kökenleri bir sır olarak kalıyor.

Nelson’a göre, en büyük zorluklardan biri, geleneksel zaman çözümlü teknikleri kullanmanın, bir elektriksel düzenden diğerine sonsuza kadar sürebilecek ultra hızlı bir geçişi görmeyi imkansız hale getirmesidir.

Bilim adamları, tek bir prob lazer darbesini yüzlerce ayrı prob darbesine bölmeyi içeren yeni bir teknik geliştirdiler ve bunların tümü, farklı, ultra hızlı bir uyarma darbesi ile anahtarlamadan önce ve sonra çeşitli noktalarda numuneye ulaştı.

Bu prob darbelerinin her birinde, numuneden yansıdıktan veya iletildikten sonra değişiklikleri izleyerek, dönüşümlerin meydana geldiği mekanizmalara dair küçük bilgiler sunan bir video oluşturabildiler.

Yazarlar, gizli durumun ortaya çıkmasının, bu karmaşık faz kaymasının dinamiklerini tek bir ölçümde yakalayarak, yük yoğunluğu dalgasının erimesinden ve yeniden düzenlenmesinden kaynaklandığını kanıtladılar.

Bu yorum, Harvard Kuantum Enstitüsü’nde doktora sonrası Zhiyuan Sun tarafından yapılan teorik hesaplamalarla desteklendi.

Bu çalışmada yalnızca belirli bir materyal kullanılmış olmasına rağmen, araştırmacılar aynı teknolojinin kuantum materyallerdeki diğer olağandışı olayları araştırmak için de uygulanabileceğini iddia ediyor. İsteğe bağlı fotoyanıtlara sahip optoelektronik cihazların oluşturulması da bu araştırmadan yararlanabilir.

Kaynak: physorg

Benzer Reklamlar

İlk yorum yapan olun

Yorumunuz