Laserová transformace krystalových struktur ve velmi pomalém pohybu

Umělecký dojem vlny hustoty náboje v ultrarychlém transmisním elektronovém mikroskopu. Fotografický kredit: Dr. Florian Sterl (Sterltech Optics)

Bohům z Göttingenu se zpočátku podařilo natočit fázový přechod s extrémně vysokým prostorovým a časovým rozlišením.

Pomocí laserových paprsků lze vlastnosti materiálů měnit velmi přesně. Tento princip je již široce používán v technologiích, jako jsou přepisovatelná DVD. Základní procesy však obvykle probíhají při tak nepředstavitelně vysokých rychlostech a v tak malém měřítku, že dosud unikly přímému pozorování. Vědcům z Univerzity v Göttingenu a Institutu Maxe Plancka (MPI) pro biofyzikální chemii v Göttingenu se nyní poprvé podařilo filmovat laserovou transformaci krystalové struktury s rozlišením nanometrů a zpomaleně v elektronovém mikroskopu. Výsledky byly publikovány v časopise Věda.

Tým, který zahrnuje Thomase Danze a profesora Clause Roperse, použil neobvyklou vlastnost materiálu vyrobeného z atomově tenkých vrstev atomů síry a tantalu. Při pokojové teplotě je jeho krystalová struktura narušena do drobných, zvlněných struktur – vytvoří se „vlna hustoty náboje“. Při vyšších teplotách dochází k fázovému přechodu, ve kterém původní mikroskopické vlny náhle zmizí. Elektrická vodivost se také drasticky mění, což je zajímavý efekt pro nanoelektroniku.

Ve svých experimentech vědci vyvolali tento fázový přechod pomocí krátkých laserových pulzů a zaznamenali film vlnové reakce hustoty náboje. „Pozorujeme rychlý vznik a rychlý růst malých oblastí, ve kterých byl materiál přenesen do další fáze,“ vysvětluje první autor Thomas Danz z univerzity v Göttingenu. „Ultrarychlý transmisní elektronový mikroskop vyvinutý v Göttingenu nabízí dnes pro tyto snímky nejvyšší časové rozlišení na světě.“ Specialita experimentu spočívá v nově vyvinuté zobrazovací technice, která reaguje obzvláště citlivě na specifické změny pozorované během tohoto fázového přechodu. Göttingenští fyzici jej používají k pořizování snímků, které se skládají výlučně z elektronů, které byly rozptýleny vlnitostí krystalu.

Jejich inovativní přístup umožňuje vědcům získat základní informace o strukturálních změnách vyvolaných světlem. „Jsme již schopni převést naši zobrazovací technologii na jiné krystalové struktury,“ říká profesor Claus Ropers, vedoucí nanooptiky a ultrarychlé dynamiky na univerzitě v Göttingenu a ředitel MPI pro biofyzikální chemii. „Tímto způsobem zodpovídáme nejen základní otázky týkající se fyziky pevných látek, ale také otevíráme nové perspektivy pro opticky přepínatelné materiály v budoucí inteligentní nanoelektronice.“

Odkaz: „Ultrarychlé nanoobrazování parametru objednávky ve strukturálním fázovém přechodu“ Thomas Danz, Till Domröse a Claus Ropers, 22. ledna 2021, Věda.
DOI: 10.1126 / science.abd2774

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kampaň NASA SnowEx kopání hluboko v roce 2021

Měření sněhu se může zdát jednoduché, ale každé prostředí představuje pro přístroje jedinečné výzvy. Například sněžení v lesích se zachytává na větvích nebo...

Agresivní tržní model vývoje energie z jaderné syntézy

Koncept ARC Fusion Pilot Plant byl vyvinut na MIT, aby demonstroval potenciál vysokoteplotních supravodivých magnetů pro nastavení hodnoty rychlosti fúzní energie և. Půjčka:...

Sekvence 64 úplných lidských genomů k zachycení lepší genetické rozmanitosti

Struktura genomu. Zápočet: NIH Sekvence 64 lidských genomů poslouží jako nový odkaz na genetické modifikace a predispozici k lidským chorobám Vědci z University of Maryland...

LSD může nabídnout udržitelnou léčbu úzkosti a jiných duševních poruch

McGill studoval krok v porozumění mechanismu vlivu psychedelik na mozek a potenciálu pro terapeutické použití. Vědci z McGill University poprvé objevili jeden z možných mechanismů,...

Nenechte si ujít příští úplněk – sníh, bouře a hladový měsíc

Uznání: NASA / Bill Dunford Příští úplněk je měsíc se sněhem, bouří a hladem; měsíc během svátků svátku Puim; festival čínských luceren; Magha Purnima a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.