Высокочастотное излучение превращает изолятор в проводник

29 октябрь, 2012 - 13:09Леонид Бараш

Команда из Бостонского университета (BU), МТИ и ряда других институтов недавно обнаружила, что некоторые изоляторы под воздействием терагерцевого излучения переходят в проводники.

Исследователи под руководством проф. Ричарда Аверитта (Richard Averitt) из BU и проф. Кейт Нельсон (Keith Nelson) из МТИ впервые смогли продемонстрировать управление фазой материала с помощью импульсов терагерцевой частоты. В данном случае двуокись ванадия (VO2) из изолятора превратилась в проводник.

Согласно д-ру Харолду Хвану (Harold Hwang) из МТИ, электроны, движущиеся в терагерцевом электромагнитном поле, могут приобрести значительную энергию: «Субпикосекундные импульсы терагерцевой частоты позволяют сильно изменять свойства материалов. В случае VO2 импульс изменил потенциал, в котором находились электроны, и превратил изолятор в проводник».

Для этого, правда, требуется очень сильные поля. В данном эксперименте исследователи использовали антенноподобную структуру, называемую расщепленный кольцевой резонатор, чтобы сконцентрировать импульс на малой площади, увеличив напряженность поля с нескольких сотен киловольт на сантиметр до примерно 4 МВ/см.

«Электрическое поле такой величины может привести не только к фазовым изменениям в VO2, но и к сильным нелинейным эффектам во многих системах, - сказал проф. Хван. – Это открывает дверь к управлению магнитными и электрическими свойствами в сверхпроводниках, магниторезистивных материалах и других коррелированных электронных системах». Проф. Хван добавил, что поскольку терагерцевые частоты являются резонансными для колеблющихся в узлах решетки атомов и молекул импульсы терагерцевой частоты могут привести к большим амплитудам колебания всей решетки. Это может переместить электроны и целые атомы и молекулы далеко от положения равновесия в кристаллической решетке, что в свою очередь приведет к фазовым переходам в электронных состояниях или в кристаллической структуре.

Интерес к исследованиям в терагерцевом диапазоне частот значительно увеличился в последнее десятилетие благодаря возможностям использования для неразрушающего контроля, получения изображений биологических объектов и в электронике. 

            Высокочастотное излучение превращает изолятор в проводник

   Изображение поврежденного терагерцевым импульсом образца двуокиси ванадия в зазоре, сделанном в метаматериале из золота.