Honglie Ning i ett laboratorium på Caltech. Upphovsman:Caltech/David Hsieh Lab
På 1960 -talet, en exotisk fas av materia känd som en excitonisk isolator föreslogs. Årtionden senare, bevis för denna fas hittades i verkliga material. Nyligen, särskild uppmärksamhet har koncentrerats till Ta 2 NiSe 5 eftersom en excitonisk isolatorfas kan existera i detta material vid rumstemperatur. Ämnet består av elementen tantal, nickel, och selen, och har potential att leda till genombrott inom mer energieffektiva, snabbare datorer.
Nu, i en ny Fysiska granskningsbrev studera från Caltech, forskare har, för första gången, räknade ut hur man "vänder bitarna" på den excitoniska isolatorn som finns i Ta 2 NiSe 5 . Datorer kommunicerar med ett binärt språk med ettor och nollor, som också kallas bitar. För att datorer ska fungera, bitarna måste slås på eller av (med dem på och nollor av). En del av dagens datormaskinvara fungerar genom att vända de magnetiska stunderna, eller riktningar, av elektroner, som kan vara antingen uppåt eller nedåt. Medan excitoniska isolatorer inte har magnetiska moment, i Ta 2 NiSe 5 de har två inneboende orienteringar som kan användas för att representera enor och nollor.
"Vid magnetiska ögonblick, man kan vända sin riktning genom att applicera motsatta magnetfält, till exempel. Men det finns ingen känd motsvarighet till ett magnetfält för excitoniska isolatorer. Vi kom på ett sätt att använda ljus för att utföra denna uppgift, "säger David Hsieh, professor i fysik vid Caltech, medlem av Institute for Quantum Information and Matter (IQIM), och en medförfattare till den nya studien.
I den nya teoretiska och experimentella studien, fysikerna visar hur man använder laserstrålar för att styra de excitoniska isolatorfaserna på tidsskalor som är kortare än en pikosekund, vilket är en biljondel av en sekund. Även om arbetet har konsekvenser för ultrasnabb datorbehandling, forskarna är också glada över de grundläggande aspekterna av sina upptäckter.
"I processen att lära mig att kontrollera och manipulera detta material, vi avslöjar också de underliggande naturreglerna för ett sällsynt tillstånd, "säger studiens huvudförfattare Honglie Ning, en doktorand som arbetar i Hsiehs labb.
De Fysiska granskningsbrev studien har titeln "Signaturer för ultrasnabb omvändning av excitonisk ordning i Ta 2 NiSe 5 . "
