Команда физиков использовала лазеры для создания «суперкристаллов», несмотря на то, что эти искусственные структуры, казалось, делали все для того, чтобы вообще не появиться на свет.
Цель опыта: сорвать попытки высоко упорядоченного материала сформировать более простые структуры, а затем использовать энергию лазерных импульсов, чтобы превратить это хаотическое состояние в более сложное, в т.н. «сверх кристаллическое».
В природе материя может существовать в любом количестве различных кристаллических и не кристаллических состояний. Но иногда, когда это вещество переходит из одного состояния в другое, оно ненадолго останавливается в промежуточном состоянии, которое или вообще не характерно для их природы, или продолжается одно мгновение. Среди этих экзотических, мимолетных структур и находят свое место сверх кристаллические состояния.
Как известно из уроков химии, кристалл - это материал, атомы или молекулы которого организованы по повторяющейся схеме. Каждый штрих в этом узоре, каждая часть головоломки, составляющая кристалл, называется элементарной ячейкой. Но эти так называемые «суперкристаллы» являются особыми образованиями, потому что элементарных составляющих, простых кирпичиков их кристаллической структуры до миллиона раз больше, чем у любых природных кристаллов.
В своем новом исследовании физики наслоили два материала, титанат свинца и титанат стронция, друг на друга таким образом, что каждый материал сводил на нет попытки другого самоорганизоваться в мелкий кристалл. Результат? Множество запутанных, нерегулярных кристаллических и некристаллических состояний разбросанных случайным образом по слоям.
Но после сверхбыстрого, синего лазерного света молекулы перестроились. Энергия лазерного разрыва добавила дополнительный импульс в систему, который вывел кристалл в состояние другой упорядоченности, или единственной возможной организации, которая возможна с мелкими кристаллическими элементами. Огромная, повторяющаяся трехмерная структура проявилась по всему материалу, причем с намного большей упорядоченностью, чем структура, которая характерна для природных кристаллов. Ученые смогли наблюдать эту решетку, используя вторую вспышку света меньшей интенсивности.
Это была такая структура, которая могла бы существовать одно мгновение. Обычно это и происходит – при перемещении кристаллического материала из одного состояния в другое. Но вопреки всему, как показали исследователи, этот суперкристалл выжил в обычных условиях комнатной температуры. Так что теперь в наличии имеется совершенно новый, ранее не существовавший на Земле материал, с, возможно, совершенно неожиданными свойствами.
(по результатам публикаций 18 марта 2019 г. в журнале «Nature Materials») .
Понравилась статья? Не забывайте поставить "лайк" (палец вверх!) и подписывайтесь на мой канал. Успехов и счастья Вам!