Une recherche de Pittsburgh co-écrite par une équipe du Département de physique et d'astronomie révèle que les champs optiques ont la capacité de modifier les propriétés électroniques d'un solide.

Le papier, "Spectroscopie photoélectronique multidimensionnelle cohérente du pansement ultrarapide de quasiparticules par la lumière, " décrit comment l'application de champs optiques intenses aux électrons dans les métaux peut changer la façon dont les électrons circulent entre les ions. Les chercheurs ont découvert l'application d'impulsions optiques de l'ordre de 10 ^-14 secondes à une surface de cuivre peut changer ses propriétés électroniques, par exemple, sa conduction électronique ou sa réflexion optique.

L'article a été co-écrit par Hrvoje Petek, le R.K. Mellon professeur de physique et d'astronomie, les étudiants diplômés Andi Li et Zehua Wang et Marcel Reutzel de l'Université de Göttingen en Allemagne. Il a été publié en Communication Nature en mai.

Les résultats répondent à des questions sur la nature des propriétés électroniques des solides qui n'ont été anticipées que récemment, dit Petek.

"On sait depuis longtemps que l'on peut appliquer des champs optiques puissants et modifier les propriétés électroniques des atomes et des molécules. C'est ce qu'on appelle "l'habillage" de la structure électronique. Les solides sont beaucoup plus denses que les atomes, il n'a donc pas été clair si l'application d'un champ optique puissant endommagerait d'abord le matériau ou habillerait sa structure électronique. Les chercheurs ont découvert que les métaux sont plutôt robustes, et l'application judicieuse des champs optiques provoquera effectivement le pansement, " il a dit.

Petek a déclaré que les résultats ouvrent la porte à de nouveaux domaines de recherche et pourraient introduire une gamme de nouvelles innovations en utilisant la lumière pour contrôler les propriétés de la matière.

« On peut imaginer comment appliquer de tels champs pour créer de nouvelles propriétés des solides avec des applications potentielles en électronique conventionnelle, l'informatique quantique, ou des applications entièrement nouvelles où l'on introduit de la lumière dans les solides pour générer des propriétés entièrement nouvelles sur des échelles de temps très courtes, " at-il dit. " Les théoriciens ont considéré qu'un tel pansement pourrait être utilisé pour étudier en laboratoire comment les trous noirs s'évaporent. "

L'équipe explorera ensuite comment combiner plusieurs métaux différents, à l'instar de ceux que l'on trouve dans les appareils électroniques, pour déterminer s'il est possible d'habiller leur structure électronique sans causer de dommages.