Найти тему
АРМК

Да будет свет. От шоу к материаловедению.

Исследователи близки к снабжению материи

заданными свойствами

путём облучения.

Облучение ЛАЗЕРом для изменения прозрачности материала. Источник.
Облучение ЛАЗЕРом для изменения прозрачности материала. Источник.

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.