Os feixes de laser podem ser usados ​​para alterar as propriedades dos materiais de uma forma extremamente precisa. Este princípio já é amplamente utilizado em tecnologias como DVDs regraváveis. Contudo, os processos subjacentes geralmente ocorrem em velocidades tão inimaginavelmente rápidas e em uma escala tão pequena que até agora escaparam à observação direta. Pesquisadores da Universidade de Göttingen e do Instituto Max Planck (MPI) de Química Biofísica em Göttingen agora conseguiram filmar, pela primeira vez, a transformação a laser de uma estrutura cristalina com resolução nanométrica e em câmera lenta em um microscópio eletrônico. Os resultados foram publicados na revista Ciência .

O time, que inclui Thomas Danz e o professor Claus Ropers, tirou vantagem de uma propriedade incomum de um material feito de camadas atomicamente finas de átomos de enxofre e tântalo. Em temperatura ambiente, sua estrutura cristalina é distorcida em minúsculas estruturas semelhantes a ondas - forma-se uma "onda de densidade de carga". Em temperaturas mais altas, ocorre uma transição de fase na qual as ondas microscópicas originais desaparecem repentinamente. A condutividade elétrica também muda drasticamente, um efeito interessante para nanoeletrônica.

Em seus experimentos, os pesquisadores induziram essa transição de fase com pulsos curtos de laser e gravaram um filme da reação de onda de densidade de carga. "O que observamos é a rápida formação e crescimento de pequenas regiões onde o material foi transferido para a próxima fase, "explica o primeiro autor Thomas Danz da Universidade de Göttingen." O microscópio eletrônico de transmissão ultrarrápido desenvolvido em Göttingen oferece a mais alta resolução de tempo para tais imagens no mundo hoje. "A característica especial do experimento está em uma técnica de imagem recentemente desenvolvida, que é particularmente sensível às mudanças específicas observadas nesta transição de fase. Os físicos de Göttingen o usam para obter imagens compostas exclusivamente de elétrons que foram espalhados pela ondulação do cristal.

Sua abordagem de ponta permite que os pesquisadores obtenham insights fundamentais sobre as mudanças estruturais induzidas pela luz. "Já estamos em posição de transferir nossa técnica de imagem para outras estruturas cristalinas, "diz o professor Claus Ropers, líder de Nano-Óptica e Dinâmica Ultra-rápida na Universidade de Göttingen e Diretor do MPI para Química Biofísica. "Desta maneira, não apenas respondemos a questões fundamentais na física do estado sólido, mas também abre novas perspectivas para materiais opticamente comutáveis ​​no futuro, nanoeletrônica inteligente. "