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Es gibt Materialien, die für Licht einer bestimmten Frequenz durchlässig sind. Wenn man sie mit solchem Licht bestrahlt, können dennoch elektrische Ströme entstehen, anders als bislang angenommen. Den Nachweis haben Wissenschaftler der Universität Leipzig und der Technischen Universität Singapur erbracht. „Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Konstruktion optoelektronischer und photovoltaischer Geräte, beispielsweise Lichtverstärker, Sensoren und Solarzellen“, sagt Inti Sodemann Villadiego, Professor am Institut für Theoretische Physik der Universität Leipzig. Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse im Fachmagazin „Physical Review Letters“ veröffentlicht.
„Es ist möglich, elektrische Ströme durch Licht anzutreiben, selbst wenn das Material eine verschwindend geringe Absorption für solches Licht aufweist. Das ist eine wichtige neue Erkenntnis“, ergänzt Sodemanns Kollege Li-kun Shi.
Inti Sodemann Villadiego und seine Kollegen haben dafür sogenannte „Floquet-Fermi-Flüssigkeitszustände“ untersucht. Eine „Fermi-Flüssigkeit“ ist ein spezieller Zustand vieler quantenmechanischer Teilchen mit Eigenschaften, die sich stark von denen gewöhnlicher klassischer Flüssigkeiten wie Wasser bei Raumtemperatur unterscheiden können. „Fermi-Flüssigkeiten“ können laut Sodemann in einer Vielzahl von Situationen auftreten, beispielsweise beim Fließen von Elektronen in Metallen wie Gold oder Silber und dem Fließen von Helium-3-Atomen bei niedrigen Temperaturen. Sie können demnach „spektakuläre Eigenschaften“ aufweisen, zum Beispiel als Supraleiter für Elektrizität bei niedrigen Temperaturen. Die „Floquet-Fermi-Flüssigkeit“ ist eine Variante dieses Zustands, der eintritt, wenn die Teilchen der Flüssigkeit periodisch geschüttelt werden, so wie es mit den Elektronen in Metallen geschieht, wenn sie mit ideal-periodischem Licht beleuchtet werden.
„Wir erläutern in unserer Publikation mehrere Eigenschaften dieser Flüssigkeitszustände“, erläutert Professor Sodemann Villadiego. „Um sie zu untersuchen, mussten wir detaillierte theoretische Modelle komplexer Zustände von Elektronen entwickeln, die durch Licht erschüttert werden – was alles andere als einfach ist.“
Nach der Veröffentlichung in „Physical Review Letters“ wurde den vier Forschern aus Leipzig und Singapur eine besondere Ehre zuteil: Die populäre Physik-Nachrichten-Webseite Phys.org veröffentlichte einen eigenen Artikel über ihre Forschung.
Prof. Ph.D. Inti Antonio Nicolas Sodemann Villadiego
Institut für Theoretische Physik
Telefon: +49 341 97-32466
E-Mail: sodemann@uni-leipzig.de
Veröffentlichung in Physical Review Letters: „Floquet Fermi Liquid“, DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.146402, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.146402
https://phys.org/news/2024-04-equilibrium-scientists-floquet-fermi-liquids.html Artikel auf Phys.org: „Beyond equilibrium: Scientists investigate Floquet Fermi liquids“
Likun Shi (links) und Inti Sodemann (rechts) in ihrem Institut.
Sebastian Mantilla Serrano
Universität Leipzig
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler
Physik / Astronomie
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
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