คุณลักษณะทางไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์ในสิ่งของควอนตัมสามารถควบคุมได้โดยใช้แสง

การเรียนใหม่จากนักค้นคว้าของเพนน์พบว่า Weyl semimetals ซึ่งเป็นอุปกรณ์ประเภทควอนตัมมีสถานะควอนตัมหลายชิ้นซึ่งคุณสมบัติทางไฟฟ้าสามารถควบคุมได้โดยใช้แสงสว่าง โครงงานนำโดย Ritesh Agarwal แล้วก็นิสิตระดับบัณฑิตศึกษา Zhurun ​​Ji ในคณะวิศวกรรมศาสตร์รวมทั้งวิทยาศาสตร์ประยุกต์โดยความร่วมแรงร่วมมือกับ Charles Kane, Eugene Mele และ Andrew M. Rappe ในแผนกวิชาศิลป์แล้วก็วิทยาศาสตร์พร้อมด้วย Zheng Liu จาก Nanyang Technological University . Zachariah Addison, Gerui Liu, Wenjing Liu แล้วก็ Heng Gao และก็ Peng Yu ของ Nanyang ก็มีส่วนสำหรับการดำเนินการเช่นกัน ผลงานวิจัยของพวกเขาถูกตีพิมพ์ในอุปกรณ์ธรรมชาติ

ข้อแนะนำของคุณลักษณะphotogalvanic ที่ไม่เป็นทางการพวกนี้หรือความรู้ความเข้าใจในการสร้างกระแสไฟโดยใช้แสงได้รับรายงานทีแรกโดยAgarwal ในซิลิคอน กรุ๊ปของเขาสามารถควบคุมการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าได้โดยการเปลี่ยน chirality หรือความสมมาตรโดยธรรมชาติของการจัดเรียงของอะตอมซิลิคอนบนผิวของวัสดุ

“ 
ตอนนั้นพวกเรากำลังมานะทำความเข้าใจคุณสมบัติของลูกถ้วยทอพอเพียงโลยีแต่ว่าพวกเราไม่อาจจะพิสูจน์ได้ว่าสิ่งที่เราเห็นมาจากผิวที่เป็นเอกลักษณ์เหล่านั้น” Agarwal อธิบาย

แล้วต่อจากนั้นในช่วงเวลาที่ทำทดลองใหม่บน Weyl semimetals ซึ่งมีสถานะควอนตัมที่ไม่ซ้ำกันในวัสดุจำนวนมาก Agarwal แล้วก็ Ji เห็นผลลัพธ์ที่ไม่ตรงกับทฤษฎีใดๆก็ตามซึ่งสามารถชี้แจงว่าสนามไฟฟ้าเคลื่อนยังไงเมื่อเปิดใช้งานด้วยแสง แทนที่จะเป็นกระแสไฟที่ไหลในทิศทางเดียวกระแสก็เคลื่อนไปรอบๆsemimetal ในรูปแบบวงกลมหมุนวน

Agarwal 
และก็ Ji หันไปหา Kane แล้วก็ Mele เพื่อช่วยพัฒนากรอบแนวคิดใหม่ซึ่งสามารถอธิบายสิ่งที่พวกเขาเห็น หลังจากทำทดสอบใหม่อย่างละเอียดลออเพื่อกำจัดคำอธิบายอื่นๆที่เป็นได้ทั้งสิ้นนักฟิสิกส์สามารถ จำกัด คำอธิบายที่เป็นไปได้ให้แคบลงสำหรับแนวคิดเดียวที่เกี่ยวกับโครงสร้างของลำแสง

“ 
เมื่อคุณฉายแสงไปที่สสารมันเป็นเรื่องปกติที่จะคิดถึงลำแสงที่มีรูปร่างเหมือนด้านข้าง” Mele กล่าว สิ่งที่ทำให้การทดสอบกลุ่มนี้ปฏิบัติงานได้ก็คือลำแสงมีขอบเขตและสิ่งที่ทำให้การไหลเวียนในปัจจุบันเกี่ยวข้องกับการกระทำของมันที่ขอบของลำแสง

ด้วยการใช้กรอบแนวความคิดใหม่นี้และก็รวมข้อมูลเชิงลึกของ Rappe กับระดับพลังงานอิเล็กตรอนภายในวัสดุ Ji สามารถการันตีการเคลื่อนที่แบบวงกลมที่เป็นเอกลักษณ์ของกระแสไฟ นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่าทิศทางของกระแสสามารถควบคุมได้โดยการปรับโครงสร้างของลำแสงดังเช่นว่าการเปลี่ยนทิศทางของโพลาไรซ์หรือความถี่ของโฟตอน

ที่ผ่านมาเมื่อผู้คนทำวัดด้วย optoelectronic พวกเขาชอบมีความรู้สึกว่าแสงนั้นเป็นคลื่นราบ แต่พวกเราทำลายข้อ จำกัด ดังกล่าวข้างต้นและก็ทำให้เห็นว่าไม่เพียงแค่ แม้กระนั้นแสงโพลาไรเซชันเท่านั้น .

งานนี้ช่วยทำให้นักวิจัยไม่เพียง แม้กระนั้นสังเกตการปรากฏควอนตัมได้ดีขึ้นเท่านั้น แม้กระนั้นยังมีวิธีในการสร้างและควบคุมคุณลักษณะควอนตัมที่ไม่เหมือนใครด้วยการเปลี่ยนต้นแบบลำแสง ความนึกคิดที่ทำการปรับโพลาไรเซชันและความเข้มสนามแม่เหล็กสามารถแปลงกระบวนการย้ายที่ประจุไฟฟ้าอาจเป็นแนวคิดการออกแบบที่ทรงประสิทธิภาพ” Mele กล่าว