(Phys.org) - Een team van onderzoekers van verschillende instellingen in Duitsland heeft laserpulsen gebruikt om een ​​atomaire draad te veranderen van een isolator in een metaal en weer terug in wat de groep beschrijft als de snelste elektronische schakelaar die ooit is waargenomen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , het team beschrijft hun experimenten die de grenzen van faseovergangssnelheden testen, die hebben bewezen dat het onder bepaalde omstandigheden veel sneller kan gebeuren dan voor mogelijk werd gehouden.

Faseovergangssnelheid, zoals de onderzoekers opmerken, wordt meestal beperkt door de snelheid waarmee energie een systeem kan binnenkomen. IJs verandert in water, bijvoorbeeld, wordt beperkt door de snelheid waarmee warmte het ijs kan binnendringen. Het proces volgt de regels van de kwantummechanica, natuurlijk, hoewel maar weinig theoretici hebben geloofd dat een overgang zo snel kon plaatsvinden als de regels toestonden. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben aangetoond dat dit het geval is door zo'n overgang te laten plaatsvinden.

Om de grenzen van de overgangssnelheid te testen, de onderzoekers koelden monsters van indium op silicium tot 30K en maten vervolgens het elektronendiffractiepatroon van het oppervlak en ontdekten dat het een isolator was. Vervolgens vuurden ze een laser af op het monster waardoor het zeer snel opwarmde - indiumatomen assembleren zichzelf automatisch tot drie atoombrede metalen draad bij verhitting. Daarna vuurden ze nog een laserpuls af om te meten hoe het diffractiepatroon was veranderd. Ze herhaalden het proces meerdere keren en varieerden de tijd tussen laservuren om te zien hoeveel tijd er verstreek voordat de isolator een metaal werd - zoals later bleek, voor tijden langer dan 350 fs. Ze probeerden ook de hoeveelheid laservermogen te variëren en ontdekten dat hoe meer vermogen ze toepasten, hoe sneller de overgang - tot een punt waarop het een constante werd, wat het team opmerkte, was de kwantumlimiet.

Hoewel de overgangsgebeurtenis wordt beschreven als de snelste elektronische schakelaar die ooit is waargenomen, het team erkent meteen dat ze niet suggereren dat het zou kunnen worden gebruikt om op de een of andere manier optische schakelaars te maken voor gebruik in praktische toepassingen. Liever, zij merken op, het waren slechts enkele theoretici die wat fundamenteel onderzoek deden.

© 2017 Fys.org