Физики научились управлять электронами в графене с помощью лазера

Ученые из Хайфского Техниона с коллегами из Германии научились с помощью лазерных вспышек на мгновение менять свойства графена и управлять движением его электронов.

Графен – это лист углерода толщиной в один атом. Он родственник графита из карандашного грифеля, но гораздо интереснее. Он прочнее стального листа той же толщины, почти прозрачен и отлично проводит ток. Физики давно хотят управлять его электронами не с помощью электрического тока, а помощью света. Теперь это удалось группе Офера Нойфельда из Техниона и его коллегам из Германии. Работа опубликована в журнале Nature Physics.

Опыт выглядит так. На графен направляют очень короткую и мощную вспышку лазера. Свет – это колебания электрического поля. Они раскачивают электроны в графене и выводят их из привычного спокойного состояния. Пока длится вспышка, электроны ведут себя так, будто находятся не в графене, а в другом веществе с новыми свойствами. Физики говорят, что материал "одет светом". Как только свет гаснет, все возвращается к норме, так что новое состояние живет лишь мгновение.

Именно в это мгновение исследователи посылали на графен вторую вспышку и смотрели, какой ток возникает в материале. Здесь важна поляризация света, то есть направление, в котором колеблется его поле. Это направление может вращаться по часовой стрелке или против нее. Оказалось, что от направления вращения зависит, как потечет ток. Если менять направление вращения и точно подбирать промежуток между вспышками, можно управлять движением электронов.

Теоретики в последние годы предсказывали, что свет может на время менять свойства материалов. Новая работа подтверждает эти идеи на опыте. Кроме того, она впервые показывает, что электронами в таком состоянии можно активно управлять.

"Значение работы выходит за рамки графена, – говорит Нойфельд. – Мы считаем, что наши результаты помогут создать более быстрые и энергоэффективные электронные компоненты, а также системы связи, сенсоры и вычислительные устройства, свойства которых можно включать и выключать светом".