Mokslo ir technologijų pasaulis

Tarptautinė mokslininkų komanda sugebėjo užfiksuoti „nepagaunamą“ medžiagos būseną tiesiog kambario temperatūroje ir ją išlaikyti stabilią. Ši būsena vadinama „super kristaline“ ir viskas ko reikėjo, panaudoti už akies mirktelėjimą trumpesnius lazerio impulsus. Na gerai, ne viskas jau buvo taip paprasta.

„Mes ieškojome paslėptų materijos būsenų ir pabandėme ją ištraukti iš savo patogios būsenos, kurią vadiname pagrindine būsena“, - teigė Penn State tyrėjų grupės vadovas, medžiagų mokslo profesorius Venkatraman’as Gopalan’as.

„Mes sužadintą elektroną priverčiame judėti į aukštesnę būseną, o tada stebime, kaip medžiaga grįžta į savo įprastinę būseną. Idėja yra ta, kad sužadinta būsena arba būklė, į kurią iš pagrindinės būsenos pereiti užtrunka akimirksnį, suteikia naujų ir mums norimų pasiekti medžiagos savybių, kaip pavyzdžiui: naujas polines, magnetines ir elektronines medžiagų būsenų formas.“

Tad norėdami pasiekti „super kristalinę“ medžiagos būseną, mokslininkai panaudojo dviejų pakopų lazerį. Vienas iš jų sužadino elektronus pereiti į aukštesnę būseną, o antrasis – įrašė duomenis apie medžiagos būseną.

Kaip teigia Gopalan’as, įprastai šios materijos būsenos yra trumpalaikės ir egzistuoja tik dalį sekundės, kol vėl grįžta į „pagrindinę būseną“.

Sienkiant stabilizuoti šias naujas būsenas, kad būtų galima jas geriau ištyrinėti, reikia išvengti materijos grįžimo į tas pagrindines būsenas. Tad sukūrę sudėtingą 3D medžiagą, kurią sudaro besikeičiantys švino titano ir stroncio titano sluoksniai, mokslininkai sugebėjo sukurti sistemą, kuri privertė materiją „nusivilti“ pagrindine savo būsena ir likti stabilia naujoje savo būsenoje ir esant kambario temperatūrai, daugiau nei metus laiko.

Kai mokslininkai padidino medžiagos temperatūrą iki maždaug 350 laipsnių pagal Fareiheitą (apie 177 laipsniai pagal Celsijų aut. past.), jie nustatė, kad „super kristalinė“ būsena, kurią mokslininkai sukūrė ir ji buvo stabili daugiau nei metus laiko, buvo sunaikinta. Tačiau mokslininkai ir vėl iš naujo galėjo sukurti  „super kristalinę“ būseną.

„Pirmą kartą mes pastebėjome, kad vienas ultra greitas lazerio impulsas dirbtinai poliarizuotose medžiagos sluoksniuose gali sukelti ilgalaikį struktūrinį tobulumą, palyginus su prieš tai buvusia santykine netvarka“, - teigė tyrėjai. „Šis eksperimentas jau paskatino teorinius pokyčius ir turi reikšmingą įtaką būsimų dirbtinių nanomedžiagų realizavimui, kurių neįmanoma sukurti tradiciniais būdais.“

Su tyrimų rezultatais plačiau galite susipažinti moksliniame žurnale „Nature Materials“.