คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์ในวัสดุควอนตัมสามารถควบคุมได้โดยใช้แสง

การเรียนใหม่จากนักค้นคว้าของเพนน์พบว่า Weyl semimetals ซึ่งเป็นวัสดุจำพวกควอนตัมมีสถานะควอนตัมเยอะแยะซึ่งคุณสมบัติทางไฟฟ้าสามารถควบคุมได้โดยใช้แสงสว่าง แผนการนำโดย Ritesh Agarwal รวมทั้งนิสิตระดับบัณฑิตศึกษา Zhurun ​​Ji ในคณะวิศวกรรมศาสตร์และก็วิทยาศาสตร์ประยุกต์โดยความร่วมแรงร่วมใจกับ Charles Kane, Eugene Mele รวมทั้ง Andrew M. Rappe ในภาควิชาวิชาศิลปะและวิทยาศาสตร์พร้อมกับ Zheng Liu จาก Nanyang Technological University . Zachariah Addison, Gerui Liu, Wenjing Liu และ Heng Gao แล้วก็ Peng Yu ของ Nanyang ก็มีส่วนสำหรับเพื่อการปฏิบัติงานด้วยเหมือนกัน ผลจากการวิจัยของพวกเขาถูกเผยแพร่ในอุปกรณ์ธรรมชาติ

คำเสนอแนะของคุณลักษณะphotogalvanic ที่ไม่เป็นทางการกลุ่มนี้หรือความรู้ความเข้าใจสำหรับเพื่อการสร้างกระแสไฟฟ้าโดยใช้แสงสว่างได้รับรายงานทีแรกโดยAgarwal ในซิลิคอน กลุ่มของเขาสามารถควบคุมการเคลื่อนที่ของกระแสไฟได้โดยการเปลี่ยน chirality หรือความสมมาตรโดยธรรมชาติของการจัดเรียงของอะตอมซิลิคอนบนพื้นผิวของอุปกรณ์

“ 
ขณะนั้นเรากำลังบากบั่นทำความเข้าใจคุณสมบัติของลูกถ้วยทอพอเพียงโลยีแม้กระนั้นพวกเราไม่สามารถที่จะพิสูจน์ได้ว่าสิ่งที่เรามองเห็นมาจากผิวที่เป็นเอกลักษณ์เหล่านั้น” Agarwal ชี้แจง

ต่อจากนั้นในขณะทำทดลองใหม่บน Weyl semimetals ซึ่งมีสถานะควอนตัมที่ไม่ซ้ำกันในวัสดุหลายชิ้น Agarwal รวมทั้ง Ji เห็นผลลัพธ์ที่ไม่ตรงกับทฤษฎีใดๆก็ตามซึ่งสามารถอธิบายว่าสนามไฟฟ้าเคลื่อนที่เช่นไรเมื่อเปิดใช้งานด้วยแสงสว่าง แทนที่จะเป็นไฟฟ้าที่ไหลในแนวทางเดียวกระแสก็เคลื่อนที่ไปรอบๆsemimetal ในต้นแบบวงกลมหมุนวน

Agarwal 
และก็ Ji หันไปหา Kane และก็ Mele เพื่อช่วยพัฒนากรอบแนวความคิดใหม่ที่สามารถอธิบายสิ่งที่พวกเขาเห็น ภายหลังจากทำการทดสอบใหม่อย่างถี่ถ้วนเพื่อกำจัดคำอธิบายอื่นๆที่เป็นได้ทั้งปวงนักฟิสิกส์สามารถ จำกัด คำอธิบายที่เป็นได้ให้แคบลงสำหรับแนวความคิดเดียวที่เกี่ยวพันกับองค์ประกอบของลำแสง

“ 
เมื่อคุณส่องไปที่สสารมันเป็นเรื่องปกติที่จะนึกถึงลำแสงที่มีรูปร่างเสมือนข้างๆ” Mele กล่าว สิ่งที่ทำให้การทดลองพวกนี้ดำเนินงานได้ก็คือลำแสงมีขอบเขตแล้วก็สิ่งที่ทำให้การไหลเวียนในตอนนี้เกี่ยวข้องกับการกระทำของมันที่ขอบของลำแสง

ด้วยการใช้กรอบทฤษฎีใหม่นี้รวมทั้งรวมข้อมูลเชิงลึกของ Rappe กับระดับพลังงานอิเล็กตรอนข้างในวัสดุ Ji สามารถรับรองการเคลื่อนที่แบบวงกลมที่เป็นเอกลักษณ์ของกระแสไฟ นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่าแนวทางของกระแสสามารถควบคุมได้โดยการปรับเปลี่ยนโครงสร้างของลำแสงดังเช่นว่าการเปลี่ยนแนวทางของโพลาไรซ์หรือความถี่ของโฟตอน

ก่อนหน้าที่ผ่านมาเมื่อผู้คนทำวัดด้วย optoelectronic พวกเขามักจะมีความรู้สึกว่าแสงนั้นเป็นคลื่นราบ แต่ว่าพวกเราทำลายข้อ จำกัด ดังกล่าวแล้วก็ทำให้เห็นว่าไม่เพียงแต่ แต่ว่าแสงโพลาไรเซชันแค่นั้น .

งานนี้ช่วยทำให้นักค้นคว้าไม่เพียง แม้กระนั้นพินิจปรากฏการณ์ควอนตัมก้าวหน้าขึ้นแค่นั้น แม้กระนั้นยังมีวิธีในการสร้างและควบคุมคุณลักษณะควอนตัมที่ไม่ซ้ำใครด้วยการเปลี่ยนต้นแบบลำแสง ความนึกคิดที่ว่าการปรับโพลาไรเซชันและความเข้มสนามแม่เหล็กสามารถแปลงกรรมวิธีการย้ายที่ประจุไฟฟ้าอาจเป็นแนวคิดการออกแบบที่ทรงอำนาจ” Mele กล่าว