Negli anni Sessanta, fu proposta una fase esotica della materia nota come isolante eccitonico. Decenni dopo, prove di questa fase sono state trovate in materiali reali. Recentemente, particolare attenzione si è concentrata su Ta ₂ NiSe ₅ perché in questo materiale può esistere una fase isolante eccitonica a temperatura ambiente. La sostanza è costituita dagli elementi tantalio, nichel, e selenio, e ha il potenziale per portare a scoperte più efficienti dal punto di vista energetico, computer più veloci.

Ora, in una nuova Lettere di revisione fisica studio del Caltech, i ricercatori hanno, per la prima volta, capito come "capovolgere i bit" dell'isolante eccitonico trovato in Ta ₂ NiSe ₅ . I computer comunicano utilizzando un linguaggio binario di uno e zero, che sono anche chiamati bit. Affinché i computer funzionino, i bit devono essere attivati ​​o disattivati ​​(con quelli attivi e gli zero disattivati). Alcuni degli hardware informatici odierni funzionano capovolgendo i momenti magnetici, o orientamenti, di elettroni, che può essere su o giù. Mentre gli isolanti eccitonici non hanno momenti magnetici, a Ta ₂ NiSe ₅ ospitano due orientamenti intrinseci che possono essere utilizzati per rappresentare uno e zero.

"Nel caso di momenti magnetici, si può invertire la loro direzione applicando campi magnetici opposti, ad esempio. Ma non esiste un equivalente noto di un campo magnetico per gli isolanti eccitonici. Abbiamo trovato un modo per utilizzare la luce per svolgere questo compito, "dice David Hsieh, un professore di fisica al Caltech, membro dell'Institute for Quantum Information and Matter (IQIM), e co-autore del nuovo studio.

Nel nuovo studio teorico e sperimentale, i fisici dimostrano come utilizzare esplosioni di luce laser per controllare le fasi dell'isolante eccitonico su scale temporali inferiori a un picosecondo, che è un trilionesimo di secondo. Mentre il lavoro ha implicazioni per l'elaborazione computerizzata ultraveloce, i ricercatori sono anche entusiasti degli aspetti fondamentali delle loro scoperte.

"Nel processo di apprendimento del controllo e della manipolazione di questo materiale, stiamo anche rivelando le regole alla base della natura per un raro stato della materia, " dice l'autore principale dello studio Honglie Ning, uno studente laureato che lavora nel laboratorio di Hsieh.

Il Lettere di revisione fisica lo studio è intitolato "Signature of Ultrafast Reversal of Excitonic Order in Ta ₂ NiSe ₅ ."