Дослідження під керівництвом Politecnico di Milano, нещодавно опублікованому в Природні фотонікипідкреслює вирішальну роль віртуальних зарядів у ізоляційних матеріалах.
Однією з найбільших проблем сучасної фізики та фотоніки є розуміння того, як матеріали поводяться, коли вражаються надзвичайно короткими спалахами світла. Нове дослідження, опубліковане в Природні фотоніки і під керівництвом дослідників Politecnico di Milano, виявляє вирішальний фактор, який часто був не помічений: роль віртуальних звинувачень. Це носії заряду, які існують лише під час взаємодії зі світлом, але вони мають значний вплив на те, як реагує матеріал.
Для вивчення цього явища вчені з Politecnico di Milano співпрацювали з Університетом Цукуби, Інститутом структури та динаміки матерії Макса Планка та Інститутом фотоніки та нанотехнологій (CNR-IFN).
Їх експерименти були зосереджені на монокристалічних алмазах, що піддаються легким імпульсам, що тривають лише кілька аттосекунд (мільярд мільярдів секунди). Команда використовувала вдосконалений метод, відомий як атмосекундна перехідна спектроскопія рефлексії для зйомки цих ультрашвидких процесів у дії.
Порівнюючи експериментальні дані з найсучаснішими чисельними моделюваннями, дослідники змогли виділити ефект так званих віртуальних вертикальних переходів між електронними смугами матеріалу. Такий результат змінює перспективу того, як світло взаємодіє з твердими речовинами, навіть у екстремальних умовах досі пояснюється лише рухом фактичних зарядів.
Переосмислення взаємодій світла -материка
“Наша робота показує, що збудження віртуальних перевізників, яке розвивається в декількох мільярдах мільярда секунди, є незамінним, щоб правильно передбачити швидку оптичну відповідь у твердих речовинах”,-сказав Маттео Лукчіні, професор кафедри фізики, старший автор дослідження та асоційований у CNR-IFN.
“Ці результати позначають ключовий крок у розробці надшвидких технологій в електроніці”,-додає Rocío Borrego Varillas, дослідник CNR-IFN.
Досягнутий прогрес пропонує нові уявлення про створення надшвидких оптичних пристроїв, таких як комутатори та модулятори, здатні працювати на частотах Петахерца, у тисячу разів швидше, ніж поточні електронні пристрої. Це вимагає глибокого розуміння як поведінки фактичних зарядів, так і віртуальних зборів, як це було продемонстровано цим дослідженням.
Довідка: “Аттосекунд Віртуальна динаміка заряду в діелектриках” Джана Лука Долсо, Шунсуке А. Сато, Джакомо Інзані, Нікола Ді Пало, Бруно Мойо, Росіо Боррего-Варіллас, Мауро Ніколі та Маттео Лукчіні, 16 червня 2025, Природні фотоніки.
Doi: 10.1038/S41566-025-01700-6
Дослідження проводили в Аттосекундному дослідницькому центрі (ARC) Politecnico di Milano, в рамках європейських та національних проектів Audace (Attosecond Dynamics у передових матеріалах) та MIUR PHORTANA (ультрафаст -динаміка фази в Mote).
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня ScitechDaily.
