Dans les années 1960, une phase exotique de la matière connue sous le nom d'isolant excitonique a été proposée. Des décennies plus tard, des preuves de cette phase ont été trouvées dans des matériaux réels. Récemment, une attention particulière s'est portée sur Ta 2 NiSe 5 car une phase isolante excitonique peut exister dans ce matériau à température ambiante. La substance est constituée des éléments tantale, nickel, et le sélénium, et a le potentiel de conduire à des percées dans des technologies plus économes en énergie, ordinateurs plus rapides.

Maintenant, dans un nouveau Lettres d'examen physique étude de Caltech, les chercheurs ont, pour la première fois, compris comment "retourner les bits" de l'isolant excitonique trouvé dans Ta 2 NiSe 5 . Les ordinateurs communiquent en utilisant un langage binaire de uns et de zéros, qui sont aussi appelés bits. Pour que les ordinateurs fonctionnent, les bits doivent être activés ou désactivés (les uns étant activés et les zéros désactivés). Certains matériels informatiques d'aujourd'hui fonctionnent en inversant les moments magnétiques, ou orientations, d'électrons, qui peut être soit vers le haut, soit vers le bas. Alors que les isolants excitoniques n'ont pas de moments magnétiques, à Ta 2 NiSe 5 ils abritent deux orientations intrinsèques qui peuvent être utilisées pour représenter des uns et des zéros.

"Dans le cas des moments magnétiques, on peut inverser leur direction en appliquant des champs magnétiques opposés, par exemple. Mais il n'y a pas d'équivalent connu d'un champ magnétique pour les isolants excitoniques. Nous avons trouvé un moyen d'utiliser la lumière pour effectuer cette tâche, " dit David Hsieh, professeur de physique à Caltech, membre de l'Institute for Quantum Information and Matter (IQIM), et co-auteur de la nouvelle étude.

Dans la nouvelle étude théorique et expérimentale, les physiciens démontrent comment utiliser des rafales de lumière laser pour contrôler les phases de l'isolant excitonique sur des échelles de temps plus courtes qu'une picoseconde, qui est un billionième de seconde. Bien que le travail ait des implications pour le traitement informatique ultrarapide, les chercheurs sont également enthousiasmés par les aspects fondamentaux de leurs découvertes.

"En train d'apprendre à contrôler et à manipuler ce matériau, nous révélons aussi les règles de la nature sous-jacentes à un état rare de la matière, " dit l'auteur principal de l'étude Honglie Ning, un étudiant diplômé travaillant dans le laboratoire de Hsieh.

Les Lettres d'examen physique L'étude s'intitule "Signatures d'inversion ultrarapide de l'ordre excitonique en Ta 2 NiSe 5 ."