(Phys.org) - Ett team av forskare från flera institutioner i Tyskland har använt laserpulser för att byta en atomtråd från en isolator till en metall och tillbaka igen i vad gruppen beskriver som den snabbaste elektroniska omkopplare som någonsin observerats. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , laget beskriver sina experiment som testar gränserna för fasövergångshastigheter, som har visat att det kan ske mycket snabbare under vissa förhållanden än man trodde var möjligt.

Fasövergångshastighet, som forskarna noterar, är vanligtvis begränsad av den hastighet med vilken energi kan komma in i ett system. Is blir till vatten, till exempel, begränsas av den hastighet med vilken värme kan komma in i isen. Processen följer reglerna för kvantmekanik, självklart, även om få teoretiker har trott att det var möjligt för en övergång att ske så snabbt som reglerna tillät. I denna nya insats, forskarna har visat att så är fallet genom att orsaka en sådan övergång.

För att testa gränserna för övergångshastighet, forskarna kylde prover av indium på kisel till 30K och mättes därefter elektrondiffraktionsmönstret på ytan och fann att det var en isolator. De avfyrade sedan en laser mot provet som fick det att värmas upp mycket snabbt - indiumatomer samlas automatiskt i tre atombred metalltråd när de upphettas. Sedan avfyrade de ytterligare en laserpuls för att mäta hur diffraktionsmönstret hade förändrats. De upprepade processen flera gånger och varierade tiden mellan laseravfyrningar för att se hur lång tid det tog innan isolatorn blev en metall - som det visade sig, gånger längre än 350 fs. De försökte också variera mängden laserkraft och fann att ju mer effekt de använde, ju snabbare övergången - upp till en punkt där det blev en konstant, som laget noterade, var kvantgränsen.

Även om den beskriver övergångshändelsen som den snabbaste elektroniska omkopplaren som någonsin observerats, teamet erkänner gärna att de inte föreslår att det kan användas för att på något sätt skapa optiska switchar för användning i praktiska tillämpningar. Snarare, de noterar, det var bara några teoretiker som gjorde grundforskning.

© 2017 Phys.org