(Phys.org) - Une équipe de chercheurs de plusieurs institutions en Allemagne a utilisé des impulsions laser pour transformer un fil atomique d'isolant en métal et vice-versa dans ce que le groupe décrit comme le commutateur électronique le plus rapide jamais observé. Dans leur article publié dans la revue La nature , l'équipe décrit leurs expériences testant les limites des vitesses de transition de phase, qui ont prouvé qu'il peut se produire beaucoup plus rapidement dans certaines conditions qu'on ne le pensait possible.

Vitesse de transition de phase, comme le notent les chercheurs, est généralement limitée par la vitesse à laquelle l'énergie peut entrer dans un système. La glace se change en eau, par exemple, est limité par la vitesse à laquelle la chaleur peut pénétrer dans la glace. Le processus suit les règles de la mécanique quantique, bien sûr, bien que peu de théoriciens aient cru qu'il était possible qu'une transition se produise aussi rapidement que les règles le permettaient. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont montré que tel est le cas en provoquant une telle transition.

Pour tester les limites de la vitesse de transition, les chercheurs ont refroidi des échantillons d'indium sur silicium à 30K, puis ont mesuré le motif de diffraction des électrons de la surface et ont découvert qu'il s'agissait d'un isolant. Ils ont ensuite tiré un laser sur l'échantillon, le faisant chauffer très rapidement - les atomes d'indium s'assemblent automatiquement en un fil métallique de trois atomes de large lorsqu'ils sont chauffés. Ensuite, ils ont tiré une autre impulsion laser pour mesurer comment le diagramme de diffraction avait changé. Ils ont répété le processus plusieurs fois en variant le temps entre les tirs laser pour voir combien de temps s'était écoulé avant que l'isolant ne devienne un métal - en fait, pour des durées supérieures à 350 fs. Ils ont également essayé de faire varier la quantité de puissance laser et ont constaté que plus ils appliquaient de puissance, plus la transition est rapide, jusqu'à ce qu'elle devienne une constante, que l'équipe a noté, était la limite quantique.

Bien que décrivant l'événement de transition comme le commutateur électronique le plus rapide jamais observé, l'équipe reconnaît volontiers qu'elle ne suggère pas qu'elle pourrait être utilisée pour créer d'une manière ou d'une autre des commutateurs optiques à utiliser dans des applications pratiques. Plutôt, ils notent, c'était juste des théoriciens qui faisaient de la recherche fondamentale.

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