通过激光脉冲产生的石墨烯中的拓扑量子状态

拓扑量子态在光线诱导的石墨烯中。

发现控制量子材料拓扑方面的方法是一个重要的研究前沿，因为它可以导致未来设备技术的理想电气和旋转运输性能。现在Max Planck物质结构和动态研究所（MPSD）科学家发现了一种在石墨烯中产生拓扑状态的开创性的激光驱动方法。他们的工作刚刚在自然物理学中发表。

在拓扑材料中，电子经历了扭曲的世界。感觉力时，而不是简单地向前前进，而是可以侧身推动。在这种材料电流实际上以正交流到施加的电压。

描述效果的基本模型是由Duncan Haldane在20世纪80年代后期开发的，但即使它的发明者也持怀疑态度，即它可以以真实的材料实施。尽管如此，精心制备的化学合成最终允许观察到非常类似的效果，引发技术革命 - 并最终获得哈尔丹的物理学中的诺贝尔奖。

通常通过施加强磁场或通过强大的旋转轨道偶联的制备化合物在材料中诱导拓扑传输。Andrea Cavalleri在MPSD中的研究人员现在已经证明，与圆偏振光的相干相互作用也可以诱导物质图中的拓扑电流。

该团队的根本不同的方法包括照亮石膏强度，圆偏振的激光脉冲，其电场在环中驱动电子。当材料被照亮时，它突然表现得像拓扑材料一样。一旦脉冲消失，它会恢复正常状态。

虽然这种机制在模拟中进行了测试，但完全不清楚它是否会在真实固体的更加复杂的背景下工作 - 以及是否有可能检测到它。

为了证明他们的发现，物理学家必须显示在与施加电压正交的方向上流动的电流。但是，有一个重大挑战：“随着效力持续只有大约一百万分之百万分之一，我们必须开发一种新型的电子电路来衡量这一点，”Lig Author James Mciver说。

结果是基于光电导电开关的超快光电器件架构。它证实了效果的存在。向前看，研究人员计划使用该电路来研究量子材料中的各种引人注目的问题，例如光诱导的超导和光子衣服拓扑边缘状态。

“这项工作表明，Co-Author Gregor Jotzu表示，光线能够在拓扑上琐碎的材料中的拓扑性质。“这种效果的超快外观具有极快的传感器或计算机的构造的巨大潜力。”

参考：在J.W.Mciver，B. Schulte，F.-u，光诱导的异常霍尔效应。 Stein，T. Matsuyama，G. Jotzu，G. Meier和A.Cavalleri，2019年11月4日，Nature Malicals.DOI：
10.1038 / s41567-019-0698-y