L'équipe de recherche collaborative du professeur Jun Takeda et du professeur associé Ikufumi Katayama du laboratoire de l'Université nationale de Yokohama (YNU) et du Nippon Telegraph and Telephone (NTT) ont signalé une oscillation d'électrons pétahertz. Les oscillations électroniques périodiques de 667-383 attosecondes (10 ^-18 d'une seconde) est la plus rapide qui ait jamais été mesurée en spectroscopie directe dépendante du temps dans un matériau à l'état solide.

Comme les caméras à obturation rapide capturent le mouvement d'objets en mouvement rapide, les chercheurs utilisent généralement une lumière stroboscopique instantanée de type laser pour observer le mouvement ultrarapide d'un électron sous-jacent à un phénomène physique. Plus la durée d'impulsion est courte, plus l'oscillation électronique peut être observée rapidement. La fréquence du champ d'ondes lumineuses dans la région visible et ultraviolette peut atteindre le domaine pétahertz (10 ¹⁵ d'un hertz), ce qui signifie que la périodicité des oscillations peut atteindre une vitesse d'une seconde (10 ^-18 d'une seconde).

Dans les études précédentes, Les chercheurs de NTT ont généré une impulsion attoseconde isolée (IAP) et surveillé l'oscillation des électrons avec une fréquence de 1,2 PHz à l'aide d'un semi-conducteur au nitrure de gallium (GaN). Les prochains défis étaient l'observation d'une oscillation électronique plus rapide dans le saphir dopé au chrome (Cr:Al 2 O 3 ) isolant et la caractérisation du déphasage ultrarapide des électrons.

Le papier, publié dans la revue Communication Nature , rapporte une observation réussie des oscillations dipolaires électroniques multiples induites par les impulsions dans le proche infrarouge (NIR) dans le Cr:Al 2 O 3 matériau à l'état solide. La mesure est réalisée par l'IAP extrêmement court et l'utilisation d'un système de pompe stable (impulsion NIR) et de sonde (IAP) (gigue de synchronisation de ~23 as). Les oscillations électroniques caractérisées sont les plus rapides jamais mesurées en spectroscopie directe dépendante du temps. En outre, les temps de déphasage individuels dans le niveau intermédiaire de type donneur Cr et l'Al 2 O 3 L'état du CB est révélé.

Dr Hiroki Mashiko, un scientifique NTT, mentionné, "Nous avons conçu le système pompe-sonde robuste avec une impulsion attoseconde isolée extrêmement courte, qui a conduit à l'observation de l'oscillation électronique la plus rapide dans un matériau à l'état solide dans l'histoire enregistrée. Les bénéfices de cette étude sont directement liés au contrôle de divers phénomènes optiques à travers la polarisation diélectrique, et les résultats aideront au développement de futurs dispositifs électroniques et photoniques."