Сверхкороткие импульсы лазера превратили диэлектрик в проводник
Новости науки и техники 28.03.2018 Комментариев к записи Сверхкороткие импульсы лазера превратили диэлектрик в проводник нетМеждународный коллектив ученых проследил, как диэлектрик превращается в проводник под действием ультракоротких импульсов лазера. Также ученые исследовали, как изменяется поведение электронов в одном из видов диэлектриков и с высоким временным разрешением. Использованный метод можно применять для изучения процессов, протекающих с высокой скоростью. Теоретическое исследование опубликовано в журнале Nature Photonics. Препринт статьи доступен на arXiv.org
Авторы статьи рассматривали моттовский диэлектрик, свойства которого связаны с сильным взаимодействием электронов. Изучать какие-либо процессы в моттовских диэлектриках ученым было сложно именно из-за того, что нужно было учитывать это взаимодействие. Чтобы решить эту проблему, физики использовали в новой работе метод спектроскопии высоких гармоник. Он заключается в том, что на материал направляют очень короткие, в масштабах десятков или сотен фемтосекунд (квадриллионных долей секунды), импульсы лазера с заданными характеристиками. При отражении луча от материала эти характеристики изменяются, в том числе часть фотонов приобретает в десятки раз большую энергию и частоту колебаний, чем фотоны исходного импульса (это и называется генерацией оптических гармоник). По изменению характеристик луча можно судить о свойствах материала.
Физики исследовали изменения свойств моттовского диэлектрика под действием лазерных импульсов. Его диэлектрическое состояние возникает благодаря тому, что энергия взаимодействия электронов (отталкивания друг от друга отрицательно заряженных частиц) выше их средней кинетической энергии. В результате электроны не могут свободно передвигаться внутри материала, и он не проводит электрический ток.
При попадании луча на поверхность моттовского диэлектрика многочастичное состояние электронов перестраивается под действием сильного переменного поля. Кинетическая энергия электронов возрастает, материал теряет свойства диэлектрика. Этот процесс и удалось исследовать с помощью спектроскопии высоких гармоник.
График показывает вероятность обнаружить два электрона на узле в зависимости от времени (горизонтальная ось) и величины межэлектронного взаимодействия (вертикальная ось). Для умеренной величины взаимодействия сильное лазерное поле переключает систему из моттовского состояния (синяя область) в проводящее (желтая область).
R.E.F. Silva et. al/arXiv.org
Продолжение исследования, по мнению авторов работы, зависит от достижений ученых-экспериментаторов. «Как только они увидят что-нибудь похожее, будет ясно, куда двигаться дальше, в первую очередь, в описании конкретных результатов экспериментов», — добавил Алексей Рубцов.
Источник: https://indicator.ru/news/2018/03/26/mottovskij-dielektrik/
Leave a comment
You must be logged in to post a comment.