Открыт новый механизм оптической коммутации, пригодный для записи данных

Продемонстрированный учёными из Национальной лаборатории SLAC и Массачусетского технологического института (MIT) удивительное простой способ переключения между состояниями материала одним импульсом лазера, открывает новые возможности чтения и записи информации в накопителях следующего поколения.

В сегодняшних устройствах хранения информация записывается и извлекается изменением полярности спина электронов магнитным полем. «Но здесь мы переключаем другое свойство материала, известное как волны плотности заряда», — говорит Альфред Зонг (Alfred Zong), аспирант MIT и один из главных авторов статьи о результатах этой работы, вышедшей в журнале Science Advances.

Волны плотности заряда представляют собой чередующиеся пики и впадины в распределении электронов в материале. Они неподвижны, как ледяные волны в замерзшем озере. Для учёных они представляют особый интерес тем, что часто сопровождаются другими необычными свойствами материала, такими как высокотемпературная сверхпроводимость, и вполне могут оказаться их причиной.

В данной работе объектом изучения был дисульфид тантала, материал, в котором все волны плотности заряда ориентированы в одном направлении — это состояние называют альфа. При воздействии на тонкий кристалл этого материала очень коротким импульсом лазера, некоторые из волн переходят в состояние бета с другой электронной ориентацией. При этом образуются зоны альфа и бета, которые разделены доменными стенками. Ещё один импульс света растворяет эти границы и возвращает материал в однородное состояние альфа.

Зарегистрировать такие изменения в материале удалось с помощью оборудования SLAC для сверхскоростной электронной дифракции, зондирующего атомную структуру материала пучком высокоэнергетичных электронов.

Исследователи обнаружили, что процесс переключения состояний можно регулировать, изменяя температуру кристалла и энергию светового импульса. В дальнейшем они рассчитывают научиться генерировать световым импульсом определённой формы заданную структуру доменов в материале.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365