Sciencemag.cz
Doporučujeme
Selenid tantalu a niklu o souhrnném vzorci Ta2NiSe5 by měl umožňovat extrémně rychlé přepínání. Laserový pulz dokáže vyvolat změnu elektrických a optických vlastností za 10 na -15 s; v porovnání s přepínači používanými v současných počítačích je to řádově milionkrát rychleji.
Materiál se za normální teploty chová jako izolant a je opticky průhledný. Po zahřátí naopak získá charakter kovu a kromě elektrické vodivosti se změní i jeho optické vlastnosti – začne světlo odrážet. Zahřátí samozřejmě nějakou dobu trvá. Nová studie provedená v Cavendishově laboratoři na Cambridge University ale ukazuje, že přepnutí („z okna na zrcadlo“) je možné i vyvolat i laserovým pulzem. Příslušný selenid by proto mohl najít využití v budoucích optických počítačích.
Vědci zkoumali materiál proto, aby ukázali existenci nové fáze hmoty, tzv. excitonového izolátoru (excitony jsou kvazičástice, páry elektronů a kladně nabitých děr). Tyto materiály byly teoreticky předpovězeny už v 60. letech, dlouho se je ale nedařilo objevit ani připravit. Excitonové izolátory se od běžných liší právě tím, jak je snadné je přeměnit na vodiče – bez nutnosti nějak manipulovat se samotnou strukturou atomů, „rozbíjet ji“. Dokážeme-li změřit rychlost přepínání, můžeme takto odhalit i excitonové izolátory (nebo alespoň materiály, které by jimi být mohly). Pro praktické využití je samozřejmě potřeba, aby podobně rychle probíhal i reverzní proces, tj. pase přechod z vodiče na izolátor. I v tomto ohledu se Ta2NiSe5 ve srovnání s jinými materiály pro optické přepínače osvědčil.
Hope M. Bretscher et al, Ultrafast melting and recovery of collective order in the excitonic insulator Ta2NiSe5, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-21929-3
Zdroj: University of Cambridge / Phys.org
