تغییر ساختاری مواد در اثر تابش نور

مجله علمی ایلیاد - پرتوهای لیزر می‌توانند خصوصیات مواد را به طرز دقیقی عوض کنند. از این تکنولوژی در حال حاضر در دی‌وی‌دی‌های دارای قابلیت رایت مجدد، استفاده می‌شود. فرآیند پشت این موضوع با سرعتی خارق‌العاده و در مقیاسی بسیار کوچک به‌وقوع می‌پیوندد و مشاهده‌ی مستقیم آن تقریباً غیرممکن است.

 

محققین دانشگاه گوتینگن و موسسه‌ی ماکس پلانک توانسته‌اند برای اولین بار فیلمی تهیه کنند که تغییر ساختار کریستالی مواد توسط پرتوهای لیزر در آن قابل مشاهده است. نتایج این تحقیق در مجله‌ی Science منتشر شده است.

پروفسور «کلاوس روپرز» و «توماس دانز» برای تهیه‌ی این فیلم با سرعت فوق آهسته، از خصوصیات غیرمعمول ماده‌ای که از لایه‌های اتمی سولفور و تیتانیوم ساخته شده، بهره برده‌اند. کریستال‌های این ماده در دمای اتاق به هم ریخته است و ساختاری مشابه موج دارد. در دماهای بالاتر تغییر فاز در این ماده رخ می‌دهد و امواج میکروسکوپی موجود در ساختار آن از بین می‌رود و رسانایی الکتریکی آن به شدت تغییر می‌کند. این خصویات برای کاربردهای نانوالکترونیک از اهمیت بالایی برخوردار است.

محققین در این آزمایش از پالس‌های لیزر برای تغییر فاز این ماده استفاده کرده‌اند و از واکنش ماده فیلم تهیه کرده‌اند. آن‌ها می‌گویند: «چیزی که ما مشاهده کردیم این بود که ناحیه‌های کوچکی به مرور در ماده شکل می‌گیرند که تغییر فاز داده‌اند. میکروسکوپ الکترونی که ما در این آزمایش استفاده کرده‌ایم از برترین تکنولوژی‌های موجود در دنیا است.» در این آزمایش از روش خاصی برای مشاهده‌ی تغییرات ایجاد شده در فاز ماده استفاده شده است. در واقع آن‌ها توانسته‌اند الکترون‌های برخورد کننده با امواج موجود در کریستال را نیز رصد کنند.

اکنون به کمک این آزمایش بینش بهتری در مورد تغییرات ساختار القا شده توسط نور پیدا شده است و می‌توان از این روش تصویربرداری برای دیگر ساختارهای کریستالی نیز استفاده کرد. پروفسور کلاوس می‌گوید: «به این ترتیب ما نه تنها پاسخ‌های خوبی برای پرسش‌های اساسی فیزیک حالت جامد ارائه کرده‌ایم، بلکه افق جدیدی برای کاربردهای آتی موادی که به کمک نور تغییر وضعیت می‌دهند نیز ترسیم کرده‌ایم و شاید بتوان گفت یکی از مهم‌ترین کاربردهای این مطالعه در وسایل نانوالکترونیک‌ هوشمند خواهد بود.»