คุณลักษณะทางไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์ในสิ่งของควอนตัมสามารถควบคุมได้โดยใช้แสงสว่าง

การศึกษาเล่าเรียนใหม่จากนักค้นคว้าของเพนน์พบว่า Weyl semimetals ซึ่งเป็นอุปกรณ์ชนิดควอนตัมมีสถานะควอนตัมมากไม่น้อยเลยทีเดียวซึ่งคุณลักษณะทางไฟฟ้าสามารถควบคุมได้โดยใช้แสง โครงงานนำโดย Ritesh Agarwal และนิสิตระดับบัณฑิตศึกษา Zhurun ​​Ji ในคณะวิศวกรรมศาสตร์แล้วก็วิทยาศาสตร์ประยุกต์โดยความร่วมมือกับ Charles Kane, Eugene Mele และ Andrew M. Rappe ในคณะวิชาศิลป์และก็วิทยาศาสตร์พร้อมทั้ง Zheng Liu จาก Nanyang Technological University . Zachariah Addison, Gerui Liu, Wenjing Liu และก็ Heng Gao รวมทั้ง Peng Yu ของ Nanyang ก็มีส่วนสำหรับเพื่อการปฏิบัติงานด้วยเหมือนกัน ผลการวิจัยของพวกเขาถูกพิมพ์ในวัสดุธรรมชาติ

ข้อแนะนำของคุณลักษณะphotogalvanic ที่ไม่เป็นทางการเหล่านี้หรือความรู้ความเข้าใจสำหรับในการสร้างกระแสไฟฟ้าโดยใช้แสงสว่างได้รับรายงานหนแรกโดยAgarwal ในซิลิคอน กรุ๊ปของเขาสามารถควบคุมการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าได้โดยการเปลี่ยน chirality หรือความสมมาตรโดยธรรมชาติของการจัดเรียงของอะตอมซิลิคอนบนพื้นผิวของอุปกรณ์

“ 
เวลานี้เรากำลังมานะทำความเข้าใจคุณลักษณะของลูกถ้วยทอเพียงพอโลยีแต่พวกเราไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าสิ่งที่พวกเราเห็นมาจากผิวที่เป็นเอกลักษณ์เหล่านั้น” Agarwal อธิบาย

แล้วหลังจากนั้นในช่วงเวลาที่กระทำการทดสอบใหม่บน Weyl semimetals ซึ่งมีสถานะควอนตัมที่ไม่ซ้ำกันในอุปกรณ์จำนวนมาก Agarwal และก็ Ji ได้ผลลัพธ์ที่ไม่ตรงกับทฤษฎีใดๆซึ่งสามารถชี้แจงว่าสนามไฟฟ้าเคลื่อนที่อย่างไรเมื่อเปิดใช้งานด้วยแสง แทนที่จะเป็นกระแสไฟฟ้าที่ไหลในทิศทางเดียวกระแสก็เขยื้อนไปรอบๆsemimetal ในแบบอย่างวงกลมหมุนวน

Agarwal 
แล้วก็ Ji หันไปหา Kane แล้วก็ Mele เพื่อช่วยพัฒนากรอบแนวความคิดใหม่ซึ่งสามารถอธิบายสิ่งที่พวกเขามองเห็น หลังจากกระทำทดลองใหม่อย่างประณีตเพื่อกำจัดคำอธิบายอื่นๆที่เป็นได้ทั้งผองนักฟิสิกส์สามารถ จำกัด คำอธิบายที่เป็นไปได้ให้แคบลงสำหรับทฤษฎีเดียวที่เกี่ยวพันกับส่วนประกอบของลำแสง

“ 
เมื่อคุณฉายแสงไปที่สสารมันคือเรื่องธรรดาที่จะนึกถึงลำแสงที่มีรูปร่างราวกับด้านข้าง” Mele กล่าว สิ่งที่ทำให้การทดลองพวกนี้ทำงานได้ก็คือลำแสงมีขอบเขตแล้วก็สิ่งที่ทำให้การไหลเวียนในปัจจุบันเกี่ยวกับความประพฤติของมันที่ขอบของลำแสง

ด้วยการใช้กรอบทฤษฎีใหม่นี้รวมทั้งรวมข้อมูลเชิงลึกของ Rappe กับระดับพลังงานอิเล็คตรอนด้านในอุปกรณ์ Ji สามารถรับรองการเคลื่อนที่แบบวงกลมที่เป็นเอกลักษณ์ของกระแสไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่าทิศทางของกระแสสามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนแปลงและแก้ไขโครงสร้างของลำแสงดังเช่นว่าการเปลี่ยนแนวทางของโพลาไรซ์หรือความถี่ของโฟตอน

ก่อนหน้านี้ที่ผ่านมาเมื่อผู้คนทำวัดด้วย optoelectronic พวกเขาชอบคิดว่าแสงสว่างนั้นเป็นคลื่นราบ แต่ว่าเราทำลายข้อ จำกัด ดังที่กล่าวถึงแล้วรวมทั้งทำให้เห็นว่าไม่เพียง แต่แสงโพลาไรเซชันเพียงแค่นั้น .

งานนี้ช่วยให้นักค้นคว้าไม่เพียงแต่ แต่ว่าสังเกตการเกิดควอนตัมได้ดิบได้ดีขึ้นเท่านั้น แต่ว่ายังมีแนวทางสำหรับในการสร้างและก็ควบคุมคุณลักษณะควอนตัมที่ไม่ซ้ำใครด้วยการเปลี่ยนรูปแบบลำแสง ความคิดสำนักงานปรับโพลาไรเซชันและก็ความเข้มของสนามแม่เหล็กสามารถเปลี่ยนแปลงขั้นตอนการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้าบางทีอาจเป็นแนวคิดการออกแบบที่ทรงอำนาจ” Mele กล่าว