Forskare har studerat hur ljus kan användas för att observera kvantnaturen hos ett elektroniskt material. De fångade ljus i grafen och bromsade det till hastigheten för materialets elektroner. Sedan började elektroner och ljus att röra sig i samverkan, manifesterar deras kvantnatur i så stor skala att den kunde observeras med en speciell typ av mikroskop.

Experimenten utfördes med ultrahögkvalitativ grafen. För att excitera och avbilda de ultralångsamma krusningarna av ljus i grafenet (även kallade plasmoner), forskarna använde en speciell antenn för ljus som skannar ytan på ett avstånd av några nanometer. Med detta närfältsnanoskop, de såg att ljuskrusningarna på grafenet rörde sig mer än 300 gånger långsammare än ljuset, dramatiskt avviker från vad som föreslås av klassiska fysiklagar.

Verket har publicerats i Vetenskap av ICFO-forskarna Dr Mark Lundeberg, Dr Achim Woessner, leds av ICREA Prof. vid ICFO Frank Koppens, i samarbete med prof. Hillenbrand från Nanogune, Prof. Polini från IIT och Prof. Hone från Columbia University.

Med hänvisning till de genomförda experimenten, Prof. Koppens säger, "Vanligtvis, det är mycket svårt att undersöka kvantvärlden, och för att göra det krävs ultralåga temperaturer; här kunde vi observera det med ljus vid rumstemperatur."

Denna teknik banar väg för att utforska många nya typer av kvantmaterial, inklusive supraledare eller topologiska material som möjliggör kvantinformationsbehandling med topologiska kvantbitar. Dessutom, Prof. Hillenbrand säger att "det här bara kan vara början på en ny era av närfältsnanoskopi."

Prof. Polini säger, "Denna upptäckt kan så småningom leda till förståelse på ett verkligt mikroskopiskt sätt komplexa kvantfenomen som uppstår när materia utsätts för ultralåga temperaturer och mycket höga magnetfält, som den fraktionerade kvanthalleffekten."