Laserfabrikerede krystaller i glas er ferroelektriske

Et team af forskere fra Lehigh University, Oak Ridge National Laboratory, Lebanon Valley College og Corning Inc. har demonstreret, for første gang, at krystaller fremstillet af lasere i en glasmatrix opretholder fuld ferroelektrisk funktionalitet.

"Dette inkluderer evnen til ensartet at orientere og omvendt orientere de ferroelektriske domæner med et elektrisk felt, på trods af at krystallen er stærkt begrænset af det omgivende glas, "siger Volkmar Dierolf, Formand for Lehigh Universitys Institut for Fysik og en af ​​de forskere, der arbejdede med de eksperimenter, der resulterede i disse fund.

Dierolf, der har en fælles aftale med Lehighs afdeling for materialevidenskab og teknik, der er en del af P.C. Rossin College of Engineering and Applied Science, er medforsker i et National Science Foundation (NSF) -finansieret projekt, Krystal i glas, sammen med hovedforsker Himanshu Jain, Diamond Distinguished Chair for Lehighs Institut for Materialevidenskab og Teknik. Gruppen er blevet verdens førende inden for produktion af enkeltkrystaller i glas ved lokaliseret laserbestråling.

Teamet gennemførte den første detaljerede undersøgelse af de piezoelektriske og ferroelektriske egenskaber ved laserinducerede krystaller, der er lukket i glas. De fandt ud af, at de voksede krystaller har en kompleks ferroelektrisk domænestruktur, der kan manipuleres via anvendelse af en DC-bias. Resultaterne vil blive offentliggjort i et kommende nummer af Mrs kommunikation i et papir kaldet "Ferroelektrisk domæneteknik af lithiumniobat -enkeltkrystal begrænset i glas."

"Resultaterne åbner muligheden for en ny samling af optiske enheder, der bruger fuldt funktionelle laserfabrikerede krystaller i glas, som er afhængige af den præcise styring af krystalens ferroelektriske domænestruktur, "sagde Keith Veenhuizen, i øjeblikket adjunkt, Fysisk Institut ved Lebanon Valley College og hovedforfatter af papiret, som bygger på det arbejde, han lavede som kandidatstuderende på Lehigh.

Ansøgninger om sådan teknologi omfatter anvendelse i moderne fiberoptisk teknologi, der bruges til dataoverførsel.

"At kunne integrere sådanne funktionelle enkeltkrystalarkitekturer i et glas muliggør højeffektiv kobling til eksisterende glasfibernetværk, "siger Dierolf." Sådanne lavt tabsforbindelser? der maksimerer ydeevnen? er af særlig betydning for fremtidigt kvanteinformationsoverførselssystem, der forventes at overtage de nuværende ordninger for optisk kommunikation, "tilføjer Dierolf.