Lehetetlennek tűnő kvantumugrásokat hajtó elektronokat kaptak lencsevégre a kutatók
A Regensburgi Egyetem, a Marburgi Philipps Egyetem és a Jülichi Kutatóközpont fizikusai a Nature folyóiratban bemutatott áttörésük során közvetlenül megfigyelték a Landau–Zener–Majorana-átmeneteket egyatomos vastagságú grafénrétegben. A félvezetőkben az elektronok általában meghatározott energiasávokban mozognak, és a köztük lévő tiltott energiaréseken normál körülmények között nem képesek átjutni. A kvantummechanika törvényei szerint azonban rendkívül erős fényimpulzusok és az általuk keltett elektromos mezők hatására az elektronok átugorhatnak ezeken a tiltott zónákon – hasonlóan ahhoz, mintha egy lift a közbenső emeletek érintése nélkül ugrana a földszintről a huszadikra.
A folyamat részleteinek feltárásához a kutatók Vincent Eggers első szerző és Rupert Huber vezetésével egy fotoemissziós impulzusmikroszkópot kombináltak ultragyors lézertechnológiával. A hagyományos felületképalkotás helyett ez a lassított elektronkamera az elektronok energiáját és mozgási irányát rögzíti, valós időben térképezve fel a szilárdtest energiaszintjeit. Ulrich Höfer kiemelte, hogy a kvantumdinamika tiszta megfigyelését a Stefan Tautz által vezetett jülichi csapat által előállított, rendkívüli tisztaságú, különlegesen elforgatott grafénminták tették lehetővé, amelyek mentesek voltak a folyamatot elfedő atomi szennyeződésektől. Az eredmény alapvető jelentőségű az új generációs, fénnyel vezérelt, ultragyors félvezető elektronikai eszközök megtervezésében.