Fysiker har, för första gången, utforskade i detalj konduktivitetens tidsutveckling, såväl som andra elektrontransportegenskaper på kvantnivå, av en grafenanordning som utsätts för periodiska ultrakorta pulser. Hittills, majoriteten av grafenstudier har beaktat transportegenskapernas beroende av egenskaperna hos de externa pulserna, som fältstyrka, period eller frekvens.

De nya rönen har nu publicerats i European Physical Journal B av Doniyor Babajanov från Turin Polytechnic University i Tasjkent, Uzbekistan, och kollegor. Dessa resultat kan hjälpa till att utveckla grafenbaserade elektroniska enheter som bara blir ledare när en extern ultrakort puls appliceras, och är i övrigt isolatorer.

Författarnas fokus ligger på transporten i grafen nanoband som drivs av laserpulser, som valdes för deras förmåga att tillämpa periodiska sparkar på systemet. Babajanov och kollegor förlitade sig på drivna kvantsystem och kvantkaosteorier för att studera transportegenskaper inom nanobandet. För en enda sparkperiod, de fick den exakta lösningen av en matematisk ekvation, kallas den tidsberoende Dirac-ekvationen. Sedan, genom att iterera denna lösning kunde de numeriskt och exakt beräkna de godtyckliga egenskaperna hos tidsberoende kvanttransport av elektroner i materialet.

De fann att applicering av extern drivkraft leder till förstärkning av elektroniska övergångar inom vad som kallas valens- och ledningsband. Denna studie visar alltså att sådana övergångar tillåter en dramatisk ökning av konduktiviteten inom en kort tid, gör det möjligt att justera de elektroniska egenskaperna med korta externa pulser.

Nästa steg kan vara att utöka testet till fallet med ett tidsberoende magnetfält, till staminducerade pseudomagnetiska fält, eller till externa monokromatiska fält. I sista hand, detta kan leda till användbara applikationer som ultrasnabba elektroniska switchar.