Топологические материалы, которые являются предметом интенсивных исследований из-за потенциала, который они имеют для применения в электронике, характеризуются особыми электронными свойствами и очень устойчивы к внешним воздействиям и включают в себя дителлурид вольфрама.
В этом материале такое топологически защищенное состояние может быть нарушено с помощью лазера для изменения его свойств, что, согласно исследованиям, может помочь в разработке сверхбыстрых оптоэлектронных переключателей.
Теперь, впервые в истории, как описано в журнале Nature Communications, физики из Кильского университета (CAU) утверждают, что наблюдали в реальном времени изменения электронных свойств дителлурида вольфрама в лабораторных экспериментах. Используя лазерные импульсы, команда поместила атомы в образце материала в состояние управляемого возбуждения и смогла использовать высокоточные измерения для наблюдения за изменяющимися электронными свойствами.
По словам исследователей, если эти изменения, вызванные лазером, можно обратить вспять, они, по сути, имеют переключатель, который может активироваться оптически и может изменяться между различными электронными состояниями. Этот процесс переключения уже был предсказан другим исследованием, в котором американские исследователи смогли непосредственно наблюдать движение атомов в пределах дителлурида вольфрама. В своем собственном исследовании исследовательская группа CAU сосредоточилась на поведении электронов и на том, как электронные свойства в одном и том же материале могут изменяться с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов. Фермионы Вейля являются безмассовыми частицами с особыми свойствами. До сих пор они наблюдались только косвенно в твердых телах, таких как дителлурид вольфрама.
Чтобы измерить практически невидимые изменения электронных свойств материала, потребовались высокоточные измерения и обширный анализ полученных данных. В течение последних нескольких лет команда CAU работала над разработкой такого эксперимента с необходимой долгосрочной стабильностью.
С помощью генерируемых лазерных импульсов они помещают атомы внутри образца дителлурида вольфрама в состояние колебательного возбуждения. Поскольку различные возбуждения перекрывались, это изменило электронные свойства материала. Чтобы наблюдать за конкретным процессом, команда оросила материал вторым лазерным импульсом, который выпустил электроны из образца.
Это позволило команде сделать выводы об электронной структуре материала - этот процесс известен как «фотоэлектронная спектроскопия с временным разрешением». Со временем группа провела оценку большого количества наборов данных, используя новый аналитический подход, что позволило им увидеть электронные изменения в материале дителлурида вольфрама.
© digitrode.ru