Undersøgelse viser, hvad der sker, når ultrahurtige laserimpulser, ikke varme, får et materiale til at ændre fase

Et samarbejdende team af forskere fra Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og University of California, San Diego, brugte ultrahurtige røntgenimpulser fra Linac Coherent Light Source (LCLS) ved SLAC National Accelerator Laboratory at fange de atomare bevægelser inde i et materiale, når det gennemgår en faseændring.

Ved at bruge røntgenstråler var holdet i stand til at observere materialets struktur på femtosekund (en kvadrilliontedel af et sekund) tidsskalaer. Dette gjorde det muligt for dem at se, hvordan materialets atomer bevæger sig under faseskiftet, og hvordan disse bevægelser er relateret til materialets egenskaber.

Holdet fandt ud af, at faseændringen er drevet af en kombination af elektroniske og gittereffekter. De elektroniske effekter er forårsaget af de ultrahurtige laserimpulser, som exciterer elektroner i materialet. Disse exciterede elektroner interagerer derefter med gitteret, hvilket får det til at vibrere og til sidst fører til faseændringen.

Holdets resultater giver ny indsigt i de grundlæggende mekanismer for faseændringer og kan føre til udvikling af nye materialer med forbedrede egenskaber til brug i en række forskellige applikationer, såsom optik, elektronik og energilagring.

Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Physics.