Les faisceaux laser peuvent être utilisés pour modifier les propriétés des matériaux de manière extrêmement précise. Ce principe est déjà largement utilisé dans les technologies telles que les DVD réinscriptibles. Cependant, les processus sous-jacents ont généralement lieu à des vitesses incroyablement rapides et à une si petite échelle qu’ils ont jusqu’à présent échappé à l’observation directe. Des chercheurs de l’Université de Göttingen et de l’Institut Max Planck (MPI) de chimie biophysique à Göttingen ont maintenant réussi à filmer, pour la première fois, la transformation laser d’une construction cristalline avec une résolution nanométrique et au ralenti au microscope électronique. Les résultats ont été publiés dans la revue Science.



L’équipe, qui comprend Thomas Danz et le professeur Claus Ropers, a profité d’une propriété inhabituelle d’un matériau composé de couches atomiquement minces d’atomes de soufre et de tantale. À température ambiante, sa structure cristalline est déformée en minuscules buildings en forme d’onde – une « onde de densité de charge » se forme. À des températures plus élevées, une transition de phase se produit dans laquelle les ondes microscopiques d’origine disparaissent soudainement. La conductivité électrique modify également radicalement, un effet intéressant pour la nanoélectronique.

Dans leurs expériences, les chercheurs ont induit cette transition de section avec de courtes impulsions laser et ont enregistré un film de la réaction d’onde de densité de cost. « Ce que nous observons, c’est la formation et la croissance rapides de minuscules régions où le matériau est passé à la period suivante », explique le premier auteur Thomas Danz de l’Université de Göttingen. « Le microscope électronique à transmission extremely-rapide développé à Göttingen offre la résolution temporelle la additionally élevée au monde pour une telle imagerie. La particularité de l’expérience réside dans une strategy d’imagerie nouvellement développée, qui est particulièrement wise aux changements spécifiques observés dans cette changeover de phase. Les physiciens de Göttingen l’utilisent pour prendre des images composées exclusivement d’électrons qui ont été diffusés par l’ondulation du cristal.



Leur approche de pointe permet aux chercheurs d’acquérir des connaissances fondamentales sur les changements structurels induits par la lumière. « Nous sommes déjà en mesure de transférer notre technique d’imagerie à d’autres constructions cristallines », déclare le professeur Claus Ropers, responsable de la nano-optique et de la dynamique ultra-rapide à l’Université de Göttingen et directeur du MPI pour la chimie biophysique. « De cette manière, nous répondons non seulement aux questions fondamentales de la physique du solide, mais nous ouvrons également de nouvelles perspectives pour les matériaux optiquement commutables dans le futur, la nanoélectronique intelligente. »