Физики используют колебания атомов для контроля перехода фазы

Цель «Фемтохимия» — это фильм и контроля химических реакций с короткими вспышками света. С помощью лазерных импульсов подряд, межатомных связей может быть возбуждено точно и сломанный по желанию. До сих пор это было продемонстрировано для отдельных молекул. Исследователи Геттингенского университета и Института Макса Планка по биофизической химии удалось перенося этот принцип к твердому телу, контролируя его кристаллической структуры на поверхности. Результаты были опубликованы в журнале Nature.

Команда, во главе с Яном Геррит Хорстманн и профессор Клаус Роперс, выпаривают тончайшим слоем Индия в кристалл кремния, а затем охлаждают Кристалл до -220 градусов по Цельсию. В то время как атомы Индия форма токопроводящих цепей на поверхности при комнатной температуре, они спонтанно перестраиваются в электроизолирующим шестигранники при таких низких температурах. Этот процесс известен как переход между двумя фазами — металлические и изоляционные … и можно переключать с помощью лазерных импульсов. В своих экспериментах исследователи затем осветил холодную поверхность с двумя короткими лазерными импульсами, и сразу после этого отмечено расположение атомов Индия с помощью пучка электронов. Они обнаружили, что ритм лазерных импульсов имеет значительное влияние на том, насколько эффективно поверхность может быть переведен в металлическое состояние.

Этот эффект можно объяснить колебания атомов на поверхности, как первого автора Ян Геррит Хорстманн объясняет: «для того чтобы попасть из одного состояния в другое атомы должны двигаться в разных направлениях и при этом преодолеть некий холм, похожими на американские горки. Один лазерный импульс не достаточно для этого, однако, и атомы просто качаться взад и вперед. Но как покачивание, второй импульс в нужное время может дать достаточно энергии, чтобы система, чтобы сделать переход возможным.» В своих экспериментах ученые наблюдали несколько колебаний атомов, влияющих на конверсию очень по-разному.

Их выводы не только внести свой вклад в фундаментальное понимание быстрых структурных изменений, но и открыть новые перспективы для физики поверхности. «Наши результаты показывают новые стратегии для управления преобразованием световой энергии в атомном масштабе», — говорит Роперс из факультета физики в Геттингенском университете, который также является директором Института Макса Планка по биофизической химии. «Целевое управление движения атомов в твердых телах с использованием лазерных импульсных последовательностей также можно сделать возможность создавать ранее недоступные структуры с совершенно новыми физическими и химическими свойствами.»

сделать разницу: спонсорские возможности