Изображение штормового моря с полосатой структурой, в котором мы управляем лодками (электронами) с помощью молний (оптических импульсов).
Международная группа исследователей из университетов Германии, Израиля и США открыла способ временного превращения обычного графена в топологический изолятор. Используя лазерные импульсы, команде удалось изменить электронную структуру материала так, что он начал проводить ток по краям без использования магнитного поля.
Работа опубликована в журнале Nature Physics. В ходе экспериментов физики использовали микроскопическую полоску монослойного графена на подложке из карбида кремния, соединенную золотыми электродами. Образец помещался в вакуум при комнатной температуре, после чего его центр освещался двумя лазерными импульсами разной частоты. Первое поле с круговой поляризацией временно изменяло зонную структуру графена, создавая так называемое состояние Флоке — периодическое во времени квантовое состояние, свойства которого отличаются от равновесного состояния материала. Второе световое поле с удвоенной частотой использовалось для управления движением электронов внутри этого возбужденного состояния.
Изображение, демонстрирующее переход листа графена при освещении двухцветными полями.Измеряя возникающие фототоки через золотые контакты, ученые обнаружили удивительные эффекты. Изменяя поляризацию света, они смогли контролировать силу и направление тока. Было зафиксировано явление кругового дихроизма фототока, а также полностью оптический аномальный эффект Холла, при котором электроны отклонялись вбок без какого-либо внешнего магнита. Измерения подтвердили существование токов с долинной поляризацией, где разные области электронной структуры вносили неравномерный вклад в проводимость.
«Мы считаем, что возможность использования второго оптического поля для управления электронами в состоянии Флоке является важным шагом вперед. Это означает, что теперь мы можем работать с электронами в состоянии, представляющем собой сочетание материала и света», — сказал один из ведущих авторов работы Тобиас Хоммельхофф.
Разработанный командой графеновый чип и носитель с визуализированным световым пятном для оптического импульса, управляющего электронами в материале.По словам ученых, это открывает путь к созданию гибридных состояний материи и света, способных обеспечить свойства, недоступные в чистом материале, например, топологически защищенные токи. Поскольку методы позволяют контролировать электроны непосредственно внутри светоиндуцированной структуры, их можно применять не только к графену, но и к другим двумерным материалам. В перспективе такие технологии могут лечь в основу электроники нового поколения, датчиков и спектроскопических инструментов, которые будут использовать свет для кодирования и обработки информации.
Ранее квантовый компьютер доказал олимпиадную задачу по геометрии 48-летней давности. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
