Сверхбыстрый лазерный импульс показал не известную науке фазу вещества

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) инициировали переход материала из одной фазы в другую с помощью короткой вспышки лазера. По окончании воздействия материал возвращался в свою исходную фазу. Ранее возможность такого перехода ученые предполагали лишь теоретически, однако теперь они уверены, что могут изучать ранее скрытые структуры материалов.

Если добавить энергию в любой материал, это почти всегда делает его структуру менее упорядоченной. Например, лед с кристаллической структурой тает, превращаясь в жидкую воду, и теряет упорядоченность, объяснили исследователи.

Но в новых экспериментах физиков Массачусетского технологического института (MIT) произошло обратное: волну плотности заряда обработали быстрым лазерным импульсом. В итоге образовалась новая волна плотности, но не прогнозируемое в подобных ситуациях нарушение порядка, а, наоборот, схематичное новое упорядоченное состояние. Это удивительное открытие может помочь выявить «невидимые свойства всех видов материалов».

В экспериментах использовался лантановый трителлурид, который естественным образом образует многослойную структуру. В нем волнообразная структура электронов в областях с высокой и низкой плотностью образуется спонтанно, но ограничивается одним направлением. Ученые выяснили, что если к нему добавить сверхбыстрый лазер, вспышка которого не должна превышать более одной пикосекунды, то возникает новая волна плотности, стирающая предыдущую.

Эта новая перпендикулярная структура раньше никогда не наблюдалась в этом материале. При этом она существует всего лишь мгновение, исчезая в течение нескольких пикосекунд. Когда она исчезает, материал возвращается к изначальной структуре.

Ученые предполагают, что два возможных состояния материи могут находиться в конкуренции. В этом случае скрытые свойства материалов могут быть раскрыты, если найти способ воздействия на них. «Наша цель состоит в том, чтобы найти фазы материала, которые могут существовать только вне равновесия», — отметили исследователи.