Исследователи близки к снабжению материи
заданными свойствами
путём облучения.
Вам нравится ваш телевизор? Удобная штука, не правда ли? Картинки, фильмы, спорт, новости, музыка… И всё, что нужно – нажать на кнопку пульта и переключить канал. А теперь представьте себе, что любое окно в вашем доме одним нажатием кнопки может стать зеркалом, телевизором или тем же компьютером.
Эти перспективы соблазнительны и сами по себе, но что, если мы вам скажем, что теоретически они вполне реализуемы. И всё благодаря свету: применяя лазеры оптическая инженерия уже сегодня способна изменять свойства материалов – быстро и, самое поразительное, временно.
«Эти инструменты могут позволить вам изменять электронные свойства материалов одним щелчком выключателя света, – говорит профессор физики Калифорнийского технологического института Дэвид Шай. – Но технологии были ограничены проблемой, связанной с тем, что лазеры создают слишком много тепла в материалах».
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, команда Шай, включая и ведущего автора работы, аспиранта Джуньи Шаня, сообщает об успехе применения лазеров в резком изменении свойств материалов без разрушительного избыточного теплообразования.
«Лазеры, необходимые для этих экспериментов, очень мощные, поэтому трудно не повредить материалы перегревом, – говорит Шань. – С одной стороны, мы хотим, чтобы материал подвергался воздействию очень интенсивного лазерного света. С другой стороны, мы не хотим, чтобы материал поглощал этот свет вообще».
Путём проб и ошибок команда нашла золотую середину в настройке частоты лазера, а также идеальный материал для демонстрации метода. Им оказался трисульфид марганцевого фосфора – полупроводник, естественным образом поглощающий довольно малое количество света в широком диапазоне инфракрасных частот. Результатом экспериментов оказался переход материала из очень непрозрачного состояния (для определенных частот светового спектра) в очень прозрачное.
Однако исследователи делают акцент на том, что ещё более важным является другой факт. А именно – то, что этот процесс является обратимым. То есть изменения не касаются природы материала, а само световое воздействие имеет влияние лишь на некоторые его свойства. Когда лазер выключается, материал возвращается в исходное состояние мгновенно и совершенно невредимым.
Полученные в результате исследований данные означают, что теперь появилась возможность создавать настолько экзотические материалы (вплоть до квантовых магнитов, например), что естественным путём – то есть без использования света – их было бы не просто трудно, но зачастую даже невозможно создать.
«В принципе, этот метод может изменять оптические, магнитные и многие другие свойства материалов, – подчёркивает Шан. – Это альтернативный способ заниматься материаловедением. Вместо того, чтобы создавать новые материалы для реализации различных свойств, мы можем взять только один материал и в конечном итоге придать ему широкий спектр полезных свойств».
Вот-вот. Мы о том и мечтали. И ширма, и зеркало, и монитор в одном и том же окне…
По материалам АРМК.