Cornell ve Stanford Üniversitelerinden araştırmacılar, hassas bir fizik başarısıyla, bir ışık parlamasının bir atom tabakasını adeta bir dans pistine dönüştürmesini görüntüledi. Ekip, atomların mükemmel bir senkronizasyonla bükülüp açılmasını filme aldı; bu koreografi saniyenin sadece trilyonda biri kadar bir sürede ortaya çıkıyor.
Çıplak gözle görülemeyen bu hareket, ‘moiré malzemeler’ olarak adlandırılan ve sadece birkaç atom kalınlığında olan yığılmış katmanlarda gerçekleşiyor. Bu malzemelerin, hafifçe büküldüklerinde tuhaf davranışlar sergilediği ve sıradan iletkenleri süperiletkenlere hatta mıknatıslara dönüştürdüğü biliniyordu.
Son keşifle birlikte bilim insanları, ışığın bu katmanları dinamik olarak hareket ettirebileceğini ve bu sayede kuantum özelliklerinin gerçek zamanlı olarak kontrol edilebileceğini ortaya çıkardı.
REKOR KIRAN HIZ
Bu yakalanması zor dansı görüntülemek için ekip, atomların rekor kıran hızlarda hareket etmesini filme alabilen bir teknik olan ultra hızlı elektron kırınımı tekniğini kullandı.
Cornell yapımı özel cihaz, yüksek hızlı ve hassas bir dedektörle eşleştirilerek, lazer darbelerine bükülme hareketiyle yanıt veren atomik düzeydeki ince katmanları yakaladı. Bu hareket, geleneksel araçların algılayamayacağı kadar hızlıydı.
Çalışmaları, bu 2 boyutlu malzemelerin bir zamanlar düşünüldüğü gibi statik (durağan) yapılar olmadığını ortaya koyuyor. Aksine, ışıkla karşılaştıklarında ritmik olarak esniyor ve bükülüyorlar. Bu da, maddeyi ultra hızlı zaman ölçeklerinde incelemek ve işlemek için yeni bir yol sunuyor.
'GERÇEK ZAMANLI İZLEDİK'
Cornell Üniversitesi'nden fizik profesörü ve makalenin ortak yazarı Jared Maxson, insanların uzun zamandır bu atomik incelikteki katmanları istifleyip bükerek bir malzemenin davranışını değiştirebileceklerini bildiklerini belirtti. Maxson, "Burada yeni olan şey, bu bükülmeyi ışıkla dinamik olarak geliştirmemiz ve bunun gerçek zamanlı olarak gerçekleşmesini izlememiz," diyerek keşfin önemini vurguladı.
Bilim insanları şimdiye kadar, moiré malzemelerin ışığa nasıl tepki verebileceğini yalnızca çıkarabiliyordu. Cornell-Stanford ekibi, katmanların sıkılaşıp sonra geri yaylandığını ("enerjisini serbest bırakan sarmal bir kurdele gibi") izleyerek bu hareketi doğrudan gözlemleyen ilk ekip oldu.
‘KESİNLİKLE SABİT DEĞİL’
Stanford Üniversitesi'ndeki proje lideri Fang Liu, daha önce araştırmacıların, bu moiré malzemelerini sabit bir açıyla istiflediğinizde tüm yapının sabitlendiğini düşündüğünü söyledi. Liu, "Gösterdiğimiz şey kesinlikle sabit olmadığıdır; atomlar hareket edecektir," ifadelerini kullandı.
Araştırmacılar, bu ince atomik kaymaları kaydetmek için Cornell'in özel olarak yapılmış Elektron Mikroskobu Piksel Dizisi Dedektörü'ne (EMPAD) güvendiler. Başlangıçta durağan görüntüler için tasarlanan EMPAD, burada atomlar için bir film kamerası gibi kullanıldı. Maxson, çoğu dedektörün sinyali bulanıklaştıracağını, ancak EMPAD'ın inanılmaz derecede ince ayrıntıları yakalamalarını sağladığını belirtti.
Doktora mezunu Cameron Duncan ise, ultra hızlı moiré sinyalini bulmada başarılı olan ilk kişiler olduklarını, çünkü ev yapımı donanımlarını kırınım çözme gücünü artıracak şekilde özel olarak özelleştirdiklerini söyledi.
