Optisk spændt strukturel overgang hurtigste elektroniske switch, der nogensinde er observeret

(Phys.org) - Et team af forskere fra flere institutioner i Tyskland har brugt laserpulser til at ændre en atomkabel fra en isolator til et metal og tilbage igen i det, gruppen beskriver som den hurtigste elektroniske switch, der nogensinde er observeret. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , teamet beskriver deres eksperimenter, der tester grænserne for faseovergangshastigheder, som har bevist, at det kan forekomme meget hurtigere under visse betingelser, end man troede var muligt.

Faseovergangshastighed, som forskerne bemærker, er typisk begrænset af den hastighed, hvormed energi kan komme ind i et system. Is bliver til vand, for eksempel, er begrænset af den hastighed, hvormed varme kan trænge ind i isen. Processen følger kvantemekanikkens regler, selvfølgelig, selvom få teoretikere har troet, at en overgang kunne ske så hurtigt, som reglerne tillod det. I denne nye indsats, forskerne har vist, at sådan er tilfældet ved at forårsage en sådan overgang.

For at teste grænserne for overgangshastighed, forskerne afkølede prøver af indium på silicium til 30K og målte derefter elektronens diffraktionsmønster på overfladen og fandt det at være en isolator. De affyrede derefter en laser mod prøven, der fik den til at varme op meget hurtigt - indiumatomer samler sig automatisk til tre atombred metalletråd, når de opvarmes. Derefter affyrede de endnu en laserpuls for at måle, hvordan diffraktionsmønsteret havde ændret sig. De gentog processen flere gange og varierede tiden mellem laserfyringer for at se, hvor lang tid der gik, før isolatoren blev til et metal - som det viste sig, gange længere end 350 fs. De forsøgte også at variere mængden af ​​laserkraft og fandt ud af, at jo mere strøm de anvendte, jo hurtigere overgang - op til et punkt, hvor det blev en konstant, som teamet bemærkede, var kvantegrænsen.

Selvom den beskriver overgangshændelsen som den hurtigste elektroniske switch, der nogensinde er observeret, teamet erkender let, at de ikke antyder, at det på en eller anden måde kunne oprette optiske switches til brug i praktiske applikationer. Hellere, de bemærker, det var bare nogle teoretikere, der lavede nogle grundforskninger.

© 2017 Phys.org