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

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.