Электроника будущего перепрограммируется одной вспышкой света

Графен давно считается одним из самых перспективных материалов. Это слой углерода толщиной всего в один атом, обладающий стабильностью и высокой проводимостью. Благодаря этим свойствам он находит применение в самых разных сферах — от гибких дисплеев и сверхчувствительных сенсоров до ёмких аккумуляторов и эффективных солнечных панелей.

Теперь команда исследователей из Университета Гёттингена совместно с коллегами из Брауншвейга, Бремена и швейцарского Фрибурга сделала следующий шаг в изучении материала. Учёным впервые удалось напрямую зафиксировать так называемые эффекты Флоке в графене. Их работа окончательно подтвердила , что метод флоке-инжиниринга применим и к металлам или полуметаллам вроде графена.

Под эффектами Флоке понимается возможность изменять свойства вещества с помощью периодических световых импульсов. До сих пор среди физиков шли споры, реально ли таким образом управлять электронными состояниями в материалах с металлической или полуметаллической структурой. Новое исследование расставило все точки над «i».

Для эксперимента применялся метод фемтосекундной микроскопии импульсов. Сначала образец облучался ультракороткими вспышками, затем на него направлялся второй, запаздывающий во времени импульс. Такой подход позволил отследить быстрые процессы и увидеть, как электроны ведут себя в графене в режиме реального времени.

Как отметил первый автор работы доктор Марко Мерболдт, спектры фотоэмиссии однозначно показали образование флоке-состояний в графене. Это стало прямым доказательством того, что флоке-инжиниринг действительно работает в подобных системах. Значимость открытия огромна: теперь можно проектировать квантовые материалы с заданными характеристиками, используя лишь лазерные импульсы и достигая эффекта за доли секунды.

По словам профессора Марселя Ройцеля, руководившего проектом вместе с профессором Стефаном Матиасом, результаты открывают новые пути для управления электронными состояниями в квантовых материалах при помощи света. В дальнейшем это может привести к созданию технологий, где поведение электронов будет контролироваться с высокой точностью.

Особенно важно, что работа даёт возможность исследовать топологические свойства графена и других квантовых систем. Эти параметры отличаются устойчивостью и надёжностью, что делает их ключевыми для разработки квантовых компьютеров и новых поколений сенсоров. Таким образом, исследование немецких и швейцарских учёных не только завершило многолетнюю дискуссию, но и приблизило создание устройств будущего, где свет будет инструментом для управления квантовыми материалами.