Maddeyi ışıkla manipüle etmek, bilim insanlarının düşündüğünden çok daha umut verici.

Nanoteknoloji

Teknolojik Yenilik Web Sitesi Editör Ekibi - 22 Eylül 2025

Bilim ve sanat: Grafende ilk kez gözlemlenen ve "Floquet durumları" olarak bilinen fizik olgusunun çizimi. Çizim, grafenin üç boyutlu elektronik yapısını ( Dirac konileri olarak bilinir) ve ışıkla oluşturulan kopyalarını göstermektedir. [Görsel: Lina Segerer (www.linasegerer.de)]

Floquet Etkisi

Grafen , esnek ekranlar, sensörler, güçlü piller, güneş pilleri vb. gibi çeşitli alanlarda umut vaat etmesine rağmen, endüstriyel ölçekte üretilmesinin çok zor olması nedeniyle bir nebze gizlenmiştir.

Ancak, buna yatırım yapmanın pek çok nedeni olmasına rağmen, şimdi bir neden daha var: Sadece ışık kullanarak iki boyutlu malzemelerin özelliklerini değiştirmek mümkün ve bu da onların teknolojik ve bilimsel uygulama potansiyellerini bambaşka bir seviyeye taşıyor.

Göttingen (Almanya) ve Fribourg (İsviçre) üniversitelerinden araştırmacılar, grafen kullanarak ilk kez Floquet etkilerini doğrudan gözlemlediler. Bu etkiler , ışık kullanılarak maddenin kontrol edilmesine olanak sağlıyor.

Bu gösteri aynı zamanda fizikçiler arasında uzun süredir devam eden bir tartışmayı da çözüyor. Bu tartışmalarda, Floquet mühendisliğinin (ışık darbeleri kullanılarak bir malzemenin özelliklerinin yüksek hassasiyetle değiştirildiği bir yöntem) grafen gibi metalik ve yarı metalik malzemelerde işe yaramayacağına inanılıyordu.

Bu kanıt, iki boyutlu (2D) malzemelerin veya van der Waals malzemelerinin tüm ailesini bilim insanlarının ilgi alanına sokuyor; bugün, yakın zamanda 2D metallerle zenginleştirilmiş, tek boyutlu malzemelerden oluşan bir evrenin var olduğunu biliyoruz.

Grafende gösterilen floquet mühendisliği. [Görsel: Marco Merboldt ve ark. - 10.1038/s41567-025-02889-7]

Işık kontrollü malzemeler

Araştırmacılar, grafendeki Floquet durumlarını deneysel olarak incelemek için femtosaniye momentum mikroskobu kullandılar. Bu teknikte, numuneler önce hızlı ışık flaşlarıyla uyarılır ve ardından malzemedeki dinamik süreçleri izlemek için gecikmeli bir ışık darbesiyle incelenir.

Profesör Marco Merboldt, "Ölçümlerimiz, 'Floquet etkilerinin' grafenin fotoemisyon spektrumunda meydana geldiğini açıkça kanıtlıyor," dedi. "Bu, Floquet mühendisliğinin bu sistemlerde gerçekten işe yaradığını ve bu keşfin potansiyelinin muazzam olduğunu açıkça ortaya koyuyor."

Araştırmacılar, bu durumun Floquet mühendisliğinin daha önce düşünülenden çok daha geniş bir malzeme yelpazesi üzerinde çalıştığını gösterdiğini belirtiyor. Pratik açıdan bu, uzun zamandır hayalini kurdukları, belirli özelliklere sahip yeni malzemeler tasarlama ve bunu lazer darbeleri kullanarak son derece kısa sürede gerçekleştirme hedefine yaklaşıldığı anlamına geliyor.

Malzemelerin bu şekilde belirli uygulamalar için yapılandırılması, geleceğin elektronik, bilgisayar ve sensör teknolojilerinin temelini oluşturabilir.

Ekip üyesi Profesör Stefan Mahias, "Sonuçlarımız, kuantum malzemelerdeki elektronik durumları ışıkla kontrol etmenin yeni yollarını açıyor. Bu, elektronların hedefli ve kontrollü bir şekilde manipüle edildiği teknolojilere yol açabilir," dedi. "Özellikle heyecan verici olan, bunun aynı zamanda topolojik özellikleri de araştırmamıza olanak tanıması. Bunlar, gelecekte güvenilir kuantum bilgisayarları veya yeni sensörler geliştirmek için büyük potansiyele sahip, özel ve çok kararlı özelliklerdir," diye ekledi meslektaşı Marcel Reutzel.

Diğer haberler:

Daha fazla konu