Science >> Wetenschap >  >> Natuurkunde

Een licht werpen op de verborgen eigenschappen van kwantummaterialen

Het experiment werd uitgevoerd door hoofdauteur Sheikh Rubaiat Ul Haque, die in 2023 afstudeerde aan UC San Diego en nu postdoctoraal onderzoeker is aan de Stanford University. Samen met Yuan Zhang, een andere afgestudeerde student in het laboratorium van Averitt, verbeterde hij een techniek genaamd terahertz-tijddomeinspectroscopie. Met deze techniek kunnen wetenschappers de eigenschappen van een materiaal over een reeks frequenties meten, en dankzij de verbeteringen van Haque kregen ze toegang tot een breder frequentiebereik.

Het werk was gebaseerd op een theorie van een andere auteur van het artikel, Eugene Demler, een professor aan de ETH Zürich. Demler en zijn afgestudeerde student Marios Michael ontwikkelden het idee dat wanneer bepaalde kwantummaterialen door licht worden opgewonden, ze kunnen veranderen in een medium dat terahertz-frequentielicht versterkt. Dit bracht Haque en collega's ertoe de optische eigenschappen van TNS nader te onderzoeken.

Wanneer een elektron door een foton naar een hoger niveau wordt geëxciteerd, laat het een gat achter. Als het elektron en het gat gebonden zijn, ontstaat er een exciton. Excitonen kunnen ook een condensaat vormen:een toestand die optreedt wanneer deeltjes samenkomen en zich als één geheel gedragen.

Met behulp van de techniek van Haque, ondersteund door de theorie van Demler en met behulp van functionele dichtheidsberekeningen van Angel Rubio's groep van het Max Planck Instituut voor de Structuur en Dynamiek van Materie, kon het team afwijkende terahertz-lichtversterking waarnemen, waardoor enkele van de verborgen eigenschappen van de materie aan het licht kwamen. TNS-excitoncondensaat.

Condensaten zijn een goed gedefinieerde kwantumtoestand en het gebruik van deze spectroscopische techniek zou ervoor kunnen zorgen dat sommige van hun kwantumeigenschappen op licht kunnen worden afgedrukt. Dit kan gevolgen hebben voor het opkomende gebied van verstrengelde lichtbronnen (waarbij meerdere lichtbronnen onderling verbonden eigenschappen hebben) waarbij gebruik wordt gemaakt van kwantummaterialen.

"Ik denk dat het een wijd open gebied is", aldus Haque. "Demler's theorie kan worden toegepast op een reeks andere materialen met niet-lineaire optische eigenschappen. Met deze techniek kunnen we nieuwe, door licht geïnduceerde verschijnselen ontdekken die nog niet eerder zijn onderzocht."

Meer informatie: Sheikh Rubaiat Ul Haque et al, Terahertz parametrische amplificatie als verslaggever van de dynamiek van excitoncondensaat, Nature Materials (2024). DOI:10.1038/s41563-023-01755-2

Journaalinformatie: Natuurmaterialen

Aangeboden door Universiteit van Californië - San Diego




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Een leider in de Amerikaanse zeewierteelt predikt, onderwijst en bouwt een breder netwerk op
  2. Wat kan je spit je vertellen over je DNA?
  3. Wat doet de DNA-nucleotide volgorde code voor?
  4. Kinesins negeren zwakke krachten omdat ze zware lasten dragen
  5. Waarom helpen rijmpjes mensen dingen te onthouden?
  6. Stappen voor het traceren van een plant:zaadverspreiding volgen met behulp van chloroplast-DNA
  7. Subtiele signalen kunnen het lot van stamcellen dicteren
  8. Hoe de nederige zeekomkommer de viskweek zou kunnen transformeren
  9. Kolonies tellen in de microbiologie

Wetenschap