Hervé Henry L’utilisation de la lumière pour produire des phases transitoires dans les matériaux quantiques est en coach de devenir une nouvelle façon de concevoir de nouvelles propriétés, telles que la génération de supraconductivité ou de défauts topologiques à l’échelle nanométrique. Cependant, visualiser la croissance d’une nouvelle stage dans un solide n’est pas facile, en partie à cause de la big gamme d’échelles spatiales et temporelles impliquées dans le processus.
par conséquent, personne ne les a vues.
Dans la nouvelle étude publiée dans Mother nature Physics, les chercheurs de l’ICFO Allan S. Johnson et Daniel Pérez-Salinas, dirigés par l’ancien professeur de l’ICFO Simon Wall, en collaboration avec des collègues de l’Université d’Aarhus, de l’Université Sogang, de l’Université Vanderbilt, du Max Born Institute, du Diamond Light-weight Source, ALBA Synchrotron, Université d’Utrecht et le Pohang Accelerator Laboratory.
ce qui leur a permis de visualiser et de mieux comprendre, à l’échelle nanométrique, la transition de period isolant-métal dans ce très bien connu matériau quantique.
Le cristal VO2 a été largement utilisé pour étudier les transitions de phase induites par la lumière. A température ambiante, VO2 est en period isolante. Cependant. il est attainable de casser les dimères des paires d’ions vanadium et de provoquer la changeover d’une phase isolante à une section métallique.
mais également avec des informations hyperspectrales complètes.
Le rôle surprenant de la pression
La nouvelle méthodologie a permis aux chercheurs de mieux comprendre la dynamique de la transition de section dans VO2. Ils ont découvert que la pression joue un rôle beaucoup furthermore critical dans les transitions de stage induites par la lumière que prévu ou supposé auparavant.
“Nous avons vu que les phases transitoires ne sont pas aussi exotiques que les gens l’avaient cru ! Au lieu d’une véritable stage de non-équilibre, ce que nous avons vu. Cette pression modifie les propriétés du matériau et fulfilled du temps à se relâcher, ce qui donne l’impression qu’il y a eu une section transitoire », explique Allan Johnson, chercheur postdoctoral à l’ICFO. “En utilisant notre méthode d’imagerie, nous avons vu que, du moins dans ce cas, il n’y avait aucun lien entre la dynamique picoseconde que nous avons observée et les changements à l’échelle nanométrique ou les phases exotiques. Il semble donc que certaines de ces conclusions devront être réexaminées..”
nous sommes en mesure de récupérer beaucoup additionally d’informations qui nous permettent de voir réellement les caractéristiques détaillées et de déchiffrer exactement d’où elles viennent”, poursuit Johnson. “Il était essentiel d’examiner chaque partie de notre cristal et de déterminer s’il s’agissait d’une period normale ou exotique hors d’équilibre – et avec cette facts, nous avons pu déterminer que pendant les transitions de phase, toutes les régions de notre cristal étaient le même, sauf pour la pression.”
Recherche difficile
Pour garantir que cela se produirait.
Le deuxième défi résidait dans l’accès à un laser à électrons libres X-Ray, de grandes installations de recherche où les fenêtres temporelles pour mener les expériences sont très compétitives et demandées vehicle il y en a peu dans le monde. “Nous avons dû passer deux semaines en quarantaine en Corée du Sud en raison des limits liées au COVID-19 avant d’obtenir notre seule dose de seulement cinq jours pour que l’expérience fonctionne, donc ce fut une période intensive”, se souvient Johnson.
Bien que les chercheurs décrivent le présent travail comme une recherche fondamentale. puisqu’elles pourraient “examiner les polarons se déplaçant à l’intérieur des matériaux catalytiques, essayer d’imager la supraconductivité elle-même, ou même nous aider à comprendre les nouvelles nanotechnologies en visualisant et en imaginant l’intérieur”. dispositifs à l’échelle nanométrique », conclut Johnson.
