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Les scientifiques créent un nouvel état de la matière stable à l'aide de lasers

Les scientifiques créent un nouvel état de la matière stable à l'aide de lasers

Groupe L-Q Chen / État de Penn

Les scientifiques ont découvert un nouvel état de la matière créé par des éclats de lumière ultrarapides stables à température ambiante en contrecarrant la tendance naturelle du matériau à revenir à un état fondamental.

Comment les lasers créent de nouveaux états de la matière

Des scientifiques de Penn State, du Laboratoire national d'Argonne et d'autres ont créé un nouvel état stable de la matière en utilisant des impulsions contrôlées de lumière laser.

"Nous recherchons des états cachés de la matière en sortant la matière de son état confortable, que nous appelons l'état fondamental", a déclaré Venkatraman Gopalan, chef de l'équipe de Penn State et professeur de science des matériaux.

«Nous faisons cela en excitant les électrons dans un état supérieur à l'aide d'un photon, puis en regardant le matériau retomber à son état normal. L'idée est que dans l'état excité, ou dans un état qu'il traverse pendant le clignotement d'un sur le chemin de l'état fondamental, nous trouverons des propriétés que nous souhaiterions avoir, telles que de nouvelles formes d'états polaires, magnétiques et électroniques. "

Ils accomplissent cela en utilisant un laser à deux étages, un pour exciter les électrons dans un état plus élevé et un second pour enregistrer les données sur l'état du matériau.

Création de supercristaux stables

Normalement, comme le disait Gopalan, ces états de la matière sont transitoires, n'existant qu'une fraction de seconde avant de revenir à leur état fondamental. Pour stabiliser ces nouveaux états afin d'exploiter les propriétés du matériau, il faut éviter ce retour à l'état fondamental naturel.

En créant un matériau 3D complexe composé de couches alternées de titanate de plomb et de titanate de strontium, les chercheurs ont pu créer un système qui a «contrarié» la tendance naturelle des matériaux à revenir à leur état fondamental, permettant au nouvel état de rester stable. à température ambiante pendant plus d'un an.

S'ils élevaient la température du matériau à environ 350 degrés Fahrenheit, ils ont constaté que l'état de supercristal qu'ils avaient créé était détruit et qu'ils pouvaient recréer l'état de supercristal à volonté.

"Pour la première fois, nous avons observé qu'une seule irradiation par impulsion laser ultra-rapide d'un matériau polaire artificiellement stratifié peut induire une perfection structurelle à longue portée lorsqu'elle part d'un désordre relatif", a déclaré l'équipe de recherche du Laboratoire national d'Argonne. "Cette démonstration expérimentale a déjà stimulé des développements théoriques et a des implications importantes pour la réalisation future de nanomatériaux artificiels qui ne sont pas réalisables par la fabrication traditionnelle."

La recherche a été publiée dans la revue Matériaux de la nature.


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