Věda a výzkum       Vesmír       Osel       Chemagazín TOPlist CZ     EN       Kontakt
Laboratorní průvodce - na titulní stranu
Databáze:   Laboratorní přístroje        Firmy        Zastoupení        E-obchody        Novinky 
Hledání:  
 
Ostatní:       Nástroje        Encyklopedie        Tabulky 
Kalendář :   17.5.2022 - 20.5.2022 AMPER 2021
  1.6.2022 - 2.6.2022 LABOREXPO
  18.6.2022 - 22.6.2022 HPLC 2023
  21.6.2022 - 24.6.2022 analytica 2022
  20.7.2022 - 23.7.2022 Mendel Genetics Conference 2022
Reklama
Dálkové ovládání funkčních materiálů

Když na některé složité materiály dopadají středně infračervené laserové pulzy, mohou se jejich základní vlastnosti měnit překvapivým způsobem. Mohou se stát magnetickými, feroelektrickými nebo začít přenášet elektrický proud bez jakéhokoli odporu. Klíčovou složkou těchto jevů je účinná excitace kolektivních pohybů atomů pevných látek, známých jako fonony. Obvykle periodicky uspořádané atomy krystalové mřížky vibrují pouze kolem svých rovnovážných poloh. V případě velmi intenzivních budicích polí tak však budou činit s kolosálními amplitudami - s důsledkem posunutí některých atomů z jejich rovnovážných poloh a díky tomu změny elektronické nebo magnetické funkce. Tento jev se začal označovat jako nelineární fonika.

Datum: 22.3.2022

nelineární fotonika, funkční materiály


 

Sdílet na Facebooku   Odeslat na Twitter

Dosud se předpokládalo, že nelineární fonika se vyskytuje pouze v malé oblasti krystalu, kde je přítomen puls středního infračerveného světla. Nyní vědci z Hamburku zjistili, že feroelektrická polarizace niobátu lithia (LiNbO3) se mění i v oblastech daleko od přímého "zásahu" laserového pulzu, přičemž k přepólování dochází v celém krystalu. Studie týmu o tomto dosud neznámém jevu - nazývaném nelokální nelineární fonika - byla publikována v časopise Nature Physics.

Feroelektrické materiály, jako je LiNbO3, mají statickou elektrickou polarizaci generovanou liniemi kladného a záporného náboje, které lze přepínat elektrickým polem. Díky této jedinečné vlastnosti jsou tyto materiály základním stavebním kamenem mnoha moderních elektronických součástek v chytrých telefonech, noteboocích a ultrazvukových zobrazovacích zařízeních. Využití laserového světla ke změně feroelektrické polarizace je nový přístup, který umožňuje extrémně rychlé procesy, což by byl klíčový krok ve vývoji vysoce účinných ultrarychlých optických spínačů pro nová zařízení.

Výzkumníci ze skupiny Andrey Cavalleriho z Institutu Maxe Plancka pro strukturu a dynamiku (MPSD) použili k excitaci povrchu krystalu LiNbO3 středně infračervené pulzy, které spustily silné vibrace v celé oblasti, která se rozprostírá v hloubce 3 mikrometrů od povrchu krystalu. Poté použili techniku zvanou femtosekundový stimulovaný Ramanův rozptyl k měření ultrarychlých změn feroelektrické polarizace v celé tloušťce krystalu 50 mikrometrů. Měření odhalila, že světelné pulzy s velmi vysokou hustotou energie způsobují obrácení feroelektrické polarizace v celém krystalu. Pomocí výpočetních metod pro simulaci účinků nelineární foniky v LiNbO3 autoři zjistili, že silné polarizační vlny nazývané polaritony vznikají z malého objemu, kterým projde světelný puls, a pohybují se po celé zbývající hloubce krystalu. Předpokládá se, že tyto polaritonové vlny hrají významnou roli při změně feroelektrické polarizace v celém úseku krystalu, který není zasažen světelným impulsem.

Výsledky, o nichž referují Henstridge a spol., přidávají nový vzrušující kousek do nepolapitelné skládačky ultrarychlé feroelektricity, jejíž pochopení může vést k novým součástem zařízení, jako jsou udržitelné optické spínače. V širším smyslu tato práce otevírá obrovskou otázku týkající se toho, zda minulé a budoucí systémy řízené nelineární fononikou mohou vykazovat podobný typ nelokálního charakteru. Schopnost manipulovat s funkčními vlastnostmi na dálku by mohla rozšířit oblast možností začlenění nelineární foniky do integrovaných zařízení a dalších složitých materiálů a otevřít tak nové cesty pro ovládání systémů pomocí světla.

Pro kompletní informace si přečtěte  celý článek.

 

Reklama

Reklama