Metal oksitler doğada bol miktarda bulunur ve fotokataliz ve fotovoltaik gibi teknolojilerin merkezinde yer alır. Yine de, birçoğu, komşu metal atomlarındaki elektronlar arasındaki güçlü itilmenin neden olduğu zayıf elektrik iletiminden muzdariptir.
HZB ve ortak kurumlardaki araştırmacılar, ışık darbelerinin bu itici kuvvetleri geçici olarak zayıflatabileceğini, elektron hareketliliği için gereken enerjiyi düşürebileceğini ve metal benzeri bir davranışı indükleyebileceğini gösterdiler. Bu keşif, daha verimli ışık tabanlı cihazlar için yüksek potansiyele sahip, malzeme özelliklerini ışıkla manipüle etmek için yeni bir yol sunar. Makale dergide yayınlandı Bilim ilerlemeleri.
Çoğu metal oksitte, elektronlar trafiğe sıkışmış arabalar gibi davranır: güçlü itici kuvvetler, zaten diğer elektronlar tarafından işgal edilen komşu alanlara taşınmalarını önler ve bunları etkili bir şekilde dondurur. Bu itme (veya korelasyonlar) tarafından yönetilen materyaller elektrik, örneğin güneş enerjisi dönüşümü, örneğin düşük performans gösterir.
HZB ve ortak kurumlarından araştırmacılar, sadece birkaç on femtosaniye süren ultra hafif ışık darbelerinin bu itici kuvvetleri geçici olarak zayıflatabileceğini gösterdiler. Kısa bir süre için, elektronlar daha düşük bir enerji maliyetiyle hareket edebilir, bu da malzemenin bir metal gibi davranmasını sağlar. İletimi değiştirmek için sıcaklık, basınç veya kimyasal değişikliklere dayanan geleneksel yöntemlerin aksine, bu yaklaşım ultrashort zaman çizelgelerinde aynı etkiyi elde etmek için ışık kullanır.
UltraFast zaman çizelgeleri üzerindeki bu etkiyi yakalamak için, HZB ekibi birkaç ortakla güçlerini birleştirdi. Deney, ultrafast bilimi konusunda uzmanlaşmış bir merkez olan Lausanne’deki Lacus’ta (İsviçre) gerçekleşirken, örnek karakterizasyon, veri analizi ve simülasyonları HZB altyapısı kullanılarak gerçekleştirildi.
Ekip, yüksek sıcaklıklı süperiletkenlere benzer bir elektronik yapıya sahip bir yük transfer izolatörü olan nikel oksit (NIO) üzerine odaklandı. Nio’da benzeri görülmemiş bir kontrol elde ettiler: elektron itme ölçeklerindeki azalma ışık yoğunluğu ile doğrusal olarak ölçekler, yüzlerce pikosaniye için devam eder ve uyarma yoğunluğuna bakılmaksızın dengeye geri döner.
Bu özellikler, daha verimli ışık tabanlı cihazlar ve geniş dinamik çalışma aralıklarını ultra hızlı anahtarlama hızlarıyla birleştiren yeni nesil teknolojiler için heyecan verici yeni perspektifler açar.
