Διεθνής ομάδα ερευνητών από γερμανικά και ισραηλινά ιδρύματα πέτυχε τον έλεγχο των ηλεκτρονίων στο γραφένιο μέσω ειδικών παλμών λέιζερ.
Η σχετική μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature Physics» από τους Daniel M. B. Lesko, Peter Hommelhoff, Ofer Neufeld και τους συνεργάτες τους, αποδεικνύει ότι ο κατάλληλος φωτισμός μετασχηματίζει προσωρινά τη δομή του υλικού, δημιουργώντας έναν τοπολογικό μονωτή Floquet.
Διπλό πεδίο φωτός και έλεγχος ηλεκτρονίων
Η πειραματική διάταξη περιελάμβανε μια λεπτή λωρίδα γραφενίου πάνω σε υπόστρωμα ανθρακούχου πυριτίου, συνδεδεμένη με ηλεκτρόδια χρυσού. Αρχικά, οι ερευνητές εφάρμοσαν κυκλικά πολωμένους παλμούς λέιζερ στα 1.550 nm. Το πεδίο αυτό ανάγκασε τα ηλεκτρόνια να κινηθούν σε κυκλικές τροχιές, διαμορφώνοντας την περιοδική κατάσταση Floquet με ιδιότητες που απουσιάζουν από το υλικό σε κατάσταση ισορροπίας.
Στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκε ένα δεύτερο πεδίο λέιζερ με διπλάσια συχνότητα (775 nm) για την καθοδήγηση των ηλεκτρονίων. Μεταβάλλοντας την πόλωση και τον χρονισμό των δύο πεδίων, η ομάδα κατάφερε να ελέγξει την ένταση και την κατεύθυνση των φωτορευμάτων. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών παρατηρήθηκε το οπτικό ανώμαλο φαινόμενο Hall, όπου τα ηλεκτρόνια παρεκκλίνουν πλευρικά χωρίς την παρουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου.
Προοπτικές για την ταχύτατη ηλεκτρονική
Οι μετρήσεις και οι υπολογισμοί της ομάδας έδειξαν την παρουσία ευαίσθητων ρευμάτων που επηρεάζονται ακόμη και από αλλαγές εντός ενός μόνο κύκλου φωτός. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η δυνατότητα ελέγχου των υβριδικών αυτών καταστάσεων φωτός και ύλης ανοίγει τον δρόμο για νέες εφαρμογές.
Η συγκεκριμένη προσέγγιση επιτρέπει τη διαχείριση προσωρινών καταστάσεων σε δισδιάστατα υλικά, θέτοντας τις βάσεις για την ανάπτυξη υπερταχέων τοπολογικών ηλεκτρονικών συσκευών, αισθητήρων και εργαλείων φασματοσκοπίας.