Η μελέτη δείχνει τι συμβαίνει όταν οι εξαιρετικά γρήγοροι παλμοί λέιζερ, όχι η θερμότητα, προκαλούν ένα υλικό να αλλάξει φάση

Μια συνεργατική ομάδα ερευνητών από τη Σχολή Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Harvard John A. Paulson (SEAS) και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Σαν Ντιέγκο, χρησιμοποίησε εξαιρετικά γρήγορα παλμούς ακτίνων Χ από τη συνεκτική πηγή φωτός Linac (LCLS) στο Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών SLAC για να συλλάβει τις ατομικές κινήσεις μέσα σε ένα υλικό καθώς υποβάλλεται σε μεταβολή φάσης.

Χρησιμοποιώντας ακτίνες Χ, η ομάδα ήταν σε θέση να παρατηρήσει τη δομή του υλικού στο Femtosecond (ένα τετράγωνο του δευτερολέπτου) χρονοδιαγράμματα. Αυτό τους επέτρεψε να δουν πώς κινούνται τα άτομα του υλικού κατά τη διάρκεια της αλλαγής φάσης και πώς αυτές οι κινήσεις σχετίζονται με τις ιδιότητες του υλικού.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι η αλλαγή φάσης οδηγείται από ένα συνδυασμό ηλεκτρονικών και πλέγματος. Τα ηλεκτρονικά αποτελέσματα προκαλούνται από τους εξαιρετικά γρήγορους παλμούς λέιζερ, τα οποία διεγείρουν ηλεκτρόνια μέσα στο υλικό. Αυτά τα διεγερμένα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν στη συνέχεια με το πλέγμα, προκαλώντας το να δονείται και τελικά οδηγώντας στην αλλαγή φάσης.

Τα ευρήματα της ομάδας παρέχουν νέες γνώσεις στους θεμελιώδεις μηχανισμούς των αλλαγών φάσης και θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων υλικών με βελτιωμένες ιδιότητες για χρήση σε διάφορες εφαρμογές, όπως οπτικά, ηλεκτρονικά και αποθήκευση ενέργειας.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Physics.