Skalningslag i Mott-isolerande Ca2 RuO4 . Kredit:KyotoU/Kento Uchida
Materialforskare kanske snart kan kontrollera materialegenskaper med ljus.
Ett team bestående av forskare vid Kyoto University och Kurume Institute of Technology har upptäckt en skalningslag som bestämmer generering av övertoner av hög ordning i det solida perovskitmaterialet Ca2 RuO4 .
Övertonsgenerering av hög ordning är ett olinjärt optiskt fenomen där extrema ultravioletta fotoner emitteras av ett material som ett resultat av interaktioner med högintensivt ljus.
"Fenomenet, som först observerades i atomära gassystem, har sedan dess banat väg för attosecond science", säger studieförfattaren Kento Uchida. "Men det är något mer oförutsägbart i vissa starkt korrelerade fasta ämnen, som Ca2 RuO4. "
På grund av den starka interaktionen mellan elektroner i dessa fasta ämnen, kan egenskaperna för generering av övertoner av hög ordning endast fastställas genom att förstå hur dessa elektroner rör sig i närvaro av ljus.
För att ta itu med denna fråga, som aldrig har bekräftats experimentellt, försökte teamet observera förhållandet mellan temperatur och fotonemission i Ca2 RuO4 . De använde en mellaninfraröd puls för att mäta och kartlägga hög övertonsgenereringsintensitet vid temperaturer från extremt låga 50 till måttliga 290 Kelvin.
I den lägre delen spelade teamet in övertonsgenerering av hög ordning flera hundra gånger mer intensiv än vid rumstemperatur. Fotonemissioner fortsatte att intensifieras med ökande gapenergi - den energi som krävs för att elektroner ska leda elektricitet - tillsammans med temperaturfallet.
Teamet fann att sådana utsläpp inträffade i materialets Mott-isolerande fas, där den starka repulsionen mellan elektroner och hög gapenergi omvandlar metallen från en elektrisk ledare till en isolator.
"Vi upptäckte att övertoner av hög ordning i starkt korrelerade material i hög grad beror på materialens gapenergi", förklarar Uchida.
Denna skalningslag kan rikta teoretiska studier mot mer förfinade beskrivningar av icke-jämviktselektrondynamik i starkt korrelerade material:en central fråga i den kondenserade materiens fysik.
Uchida drar slutsatsen att deras "rön också utgör en grund för materialdesign för att uppnå mer effektiva olinjära optiska enheter."
Forskningen publicerades i Physical Review Letters . + Utforska vidare
