Diaľkové ovládanie pre funkčné materiály

Publikoval: ejrick van newman
12. marca 2022

Intenzívna stredná infračervená excitácia sa ukázala ako výkonný nástroj na riadenie magnetických, feroelektrických a supravodivých vlastností zložitých materiálov. Nelineárna fononika je kľúčom k tomuto cieľu, pretože vytláča špecifické atómy z ich rovnovážnych polôh, aby manipulovala s mikroskopickými interakciami. Doteraz sa predpokladalo, že k tomuto efektu dochádza iba v rámci opticky excitovaného objemu. Teraz výskumníci v Hamburgu zistili, že k prepólovaniu vo feroelektrickom niobite lítnom (LiNbO3) dochádza dokonca aj v oblastiach, ktoré sú ďaleko od priameho „zásahu“ svetla. Doteraz neznámy jav – nazývaný nelokálna nelineárna fononika – bol publikovaný v Nature Physics.

Feroelektrické materiály, ako je LiNbO3, majú statickú elektrickú polarizáciu generovanú čiarami kladného a záporného náboja, ktoré je možné prepínať elektrickým poľom. Táto jedinečná vlastnosť robí z týchto materiálov základný stavebný kameň mnohých moderných elektronických komponentov v smartfónoch, notebookoch a ultrazvukových zobrazovacích zariadeniach. Použitie laserového svetla na zmenu feroelektrickej polarizácie je nový prístup, ktorý umožňuje extrémne rýchle procesy, ktoré by boli kľúčovým krokom vo vývoji vysoko účinných ultra rýchlych optických prepínačov pre nové zariadenia.

167160 76

Výskumníci zo skupiny Andrea Cavalleriho v Inštitúte Maxa Plancka pre štruktúru a dynamiku (MPSD) použili stredné infračervené impulzy na excitáciu povrchu kryštálu LiNbO3, čím spustili silné vibrácie v celej oblasti, ktorá sa rozprestiera v hĺbke 3 mikrometrov od povrchu kryštálu. Potom použili techniku ​​nazývanú femtosekundovo stimulovaný Ramanov rozptyl na meranie ultrarýchlych zmien feroelektrickej polarizácie v celej hrúbke kryštálu s hrúbkou 50 mikrometrov.

Merania odhalili, že svetelné impulzy s veľmi vysokou hustotou energie spôsobujú obrátenie feroelektrickej polarizácie v celom kryštáli. Použitím výpočtových metód na simuláciu účinkov nelineárnej fononiky v LiNbO3 autori zistili, že silné polarizačné vlny nazývané polaritóny vychádzajú z malého objemu, ktorým prechádza svetelný impulz, a pohybujú sa v zostávajúcej hĺbke kryštálu. Predpokladá sa, že tieto polaritónové vlny zohrávajú významnú úlohu pri zmene feroelektrickej polarizácie v častiach kryštálu, ktoré sú nedotknuté svetelným impulzom.

Výsledky uvádzané Henstridgeom a kol. pridávajú vzrušujúci nový kúsok do nepolapiteľnej skladačky ultra rýchlej feroelektriky, ktorej pochopenie môže viesť k novým komponentom zariadení, ako sú udržateľné optické prepínače. V širšom zmysle táto práca otvára obrovskú otázku, či minulé a budúce systémy riadené nelineárnou fononikou môžu vykazovať podobný typ nelokálneho charakteru. Schopnosť manipulovať s funkčnými vlastnosťami na diaľku by mohla rozšíriť oblasť možností začlenenia nelineárnej fononiky do integrovaných zariadení a iných zložitých materiálov, čím by sa otvorili nové cesty na ovládanie systémov svetlom.

Zdroj: nano-magazine.com

PREČÍTAJTE SI AJ

ROZPRÁVANIE BEZ HLASIVIEK VĎAKA AI

ROZPRÁVANIE BEZ HLASIVIEK VĎAKA AI

Pre ľudí s poruchami hlasu, vrátane tých, ktorí majú patologické stavy hlasiviek alebo ktorí sa zotavujú po operáciách rakoviny hrtana, je často ťažké alebo nemožné hovoriť. To sa môže čoskoro zmeniť. Tím inžinierov z UCLA vynašiel mäkké, tenké a pružné zariadenie s...

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

V súčasnosti sa viskózové textílie vyrábajú z biomasy z lesa a úplne recyklovaná viskóza neexistuje. Vedcom z univerzity v Lunde vo Švédsku sa teraz podarilo vyrobiť novú viskózu – z opotrebovaných bavlnených obliečok. Staré textílie po celom svete končia na smetisku...

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

Prevratný vývoj v liečbe poranení miechy predstavuje nový prístup prostredníctvom použitia špecializovanej nanotechnológie. Tento dodávací systém, známy ako nanogél, je duchovným dieťaťom výskumníkov z Politecnico di Milano. Je dômyselne navrhnutý tak, aby sa...

STARODÁVNE MORSKÉ TVORY POMÁHAJÚ MAKKEJ ROBOTIKE

STARODÁVNE MORSKÉ TVORY POMÁHAJÚ MAKKEJ ROBOTIKE

Mäkká robotika je náuka o vytváraní robotov z mäkkých materiálov, ktorá má výhodu flexibility a bezpečnosti pri interakciách medzi ľuďmi. Tieto roboty sú vhodné pre aplikácie od zdravotníckych zariadení až po zvyšovanie efektivity pri rôznych úlohách. Okrem toho,...

autor

ejrick van newman

Komentáre

0 komentárov