Transformarea cu laser a structurilor cristaline în mișcare super lentă

Imprimarea artistului pe unda de densitate de încărcare sub microscopul electronic cu transmisie ultrarapidă. Credit: Dr. Florian Sterl (Sterltech Optics)

Fizicienii din Göttingen reușesc mai întâi să filmeze o tranziție de fază cu rezoluție spațială și temporală extrem de ridicată.

Razele laser pot fi utilizate pentru a modifica proprietățile materialelor într-un mod extrem de precis. Acest principiu este deja utilizat pe scară largă în tehnologii precum DVD-urile regrababile. Cu toate acestea, procesele de bază au loc în general la viteze atât de inimaginabil de rapide și la o scară atât de mică încât au evitat până acum observarea directă. Cercetătorii de la Universitatea din Göttingen și Institutul Max Planck (MPI) pentru Chimie Biofizică din Göttingen au reușit să filmeze, pentru prima dată, transformarea cu laser a unei structuri cristaline cu rezoluție nanometrică și mișcare lentă la microscopul electronic. Rezultatele au fost publicate în jurnal Ştiinţă.

Echipa, care include Thomas Danz și profesorul Claus Ropers, a profitat de o proprietate neobișnuită a unui material format din straturi atomice subțiri de atomi de sulf și tantal. La temperatura camerei, structura sa cristalină este distorsionată în mici structuri asemănătoare undelor: se formează o „undă cu densitate de încărcare”. La temperaturi mai ridicate, are loc o tranziție de fază în care undele microscopice originale dispar brusc. Conductivitatea electrică se schimbă, de asemenea, drastic, un efect interesant pentru nanoelectronică.

În experimentele lor, cercetătorii au indus această tranziție de fază cu impulsuri laser scurte și au înregistrat un film cu reacția undei densității de încărcare. „Ceea ce observăm este formarea rapidă și creșterea regiunilor mici în care materialul a fost schimbat în faza următoare”, explică Thomas Danz, primul autor la Universitatea din Göttingen. „Microscopul electronic cu transmisie ultrarapidă dezvoltat în Göttingen oferă cea mai mare rezoluție orară pentru această imagine din lumea de astăzi.” Caracteristica specială a experimentului constă într-o tehnică imagistică recent dezvoltată, care este deosebit de sensibilă la modificările specifice observate în această tranziție de fază. Fizicienii din Göttingen îl folosesc pentru a realiza imagini care sunt compuse exclusiv din electroni împrăștiați de ondulația cristalului.

Abordarea sa de ultimă oră permite cercetătorilor să dobândească cunoștințe fundamentale despre modificările structurale induse de lumină. „Suntem deja în situația de a ne transfera tehnica de imagistică către alte structuri cristaline”, spune profesorul Claus Ropers, lider în dinamica nanooptică și ultrarapidă la Universitatea din Göttingen și director al IMP de chimie biofizică. “În acest fel, nu numai că răspundem la întrebări fundamentale din fizica statelor solide, dar deschidem și noi perspective pentru materiale care pot fi schimbate optic în viitor, nanoelectronică inteligentă”.

Referință: „Nanoimagistica ultrarapidă a parametrului comenzii într-o tranziție de fază structurală” de Thomas Danz, Till Domröse și Claus Ropers, 22 ianuarie 2021, Ştiinţă.
DOI: 10.1126 / science.abd2774

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Materialul nou poate proteja mai bine soldații, sportivii și șoferii de șoc, impact și explozii

Soldații, sportivii și șoferii pot face viața mai sigură datorită unui nou proces care ar putea duce la o protecție mai eficientă și reutilizabilă...

A fost găsit cel mai vechi loc de înmormântare uman din Africa – un copil a fost îngropat în urmă cu 78.000 de ani

Vedere generală a zonei peșterii Panga ya Saidi. Observați săparea șanțului unde a fost deschisă înmormântarea. Credit: Muhammad Javad Shoaee Descoperirea celui mai...

Se preconizează că speciile non-native vor crește cu 36% în întreaga lume până în 2050

Gâscă egipteană (Alopochen aegyptiaca) originară din Africa și stabilită acum în Europa Centrală și de Vest. Credit: profesorul Tim Blackburn, UCL Se preconizează că...

Visele noastre pot fi ciudate

Această ilustrație reflectă supra-ipoteza creierului, care susține că calitatea redusă și halucinantă a viselor nu este o greșeală, ci o trăsătură particulară, deoarece ajută...

Newsletter

Subscribe to stay updated.