Лазерный мир

Американские ученые использовали лазер для быстрого и обратимого изменения свойств материала. Ранее этот подход оптической инженерии был затруднен тем, что лазерное излучение нагревало материал, повреждая его или затрудняя возвращение в исходное состояние. Новый метод меняет строение энергетических уровней молекул, не меняя при этом положении электронов. Свойства при этом изменяются без нагревания. Статья опубликована в журнале Nature.

Инструменты оптической инженерии позволяют использовать лазерное излучение для быстрого и временного изменения свойств материала. Потенциальные приложения этих технологий включают создание окон, трансформирующихся в зеркала, и оптических компьютеров. Однако технология была ограничена тем, что лазеры очень сильно нагревают материалы. Теперь ученые из Калифорнийского технологического института смогли решить эту проблему.

«Лазеры, необходимые для таких экспериментов, очень мощные, поэтому могут нагреть и повредить материал, — говорит соавтор исследования Цзюньи Шан. — С одной стороны, мы хотим, чтобы материал подвергался воздействию очень интенсивного лазерного излучения. С другой — не хотим, чтобы материал вообще поглощал этот свет. Нам удалось найти “золотую середину”, настроив частоту излучения таким образом, чтобы заметно изменить свойства материала без выделения нежелательного тепла».

Идеальный для применения метода материал, содержащий марганец и фосфор, поглощал лишь небольшое количество света в инфракрасном диапазоне. В экспериментах ученые использовали интенсивные инфракрасные лазерные импульсы продолжительностью около 10-13 секунд, чтобы сделать материал практически полностью прозрачным. Процесс был обратим — как только лазер выключался, материал мгновенно возвращался в исходное состояние. Это было бы невозможно при нагревании, так как материалу потребовалось бы много времени, чтобы рассеять тепло.

Это происходило благодаря тому, что лазерное излучение влияло на строение энергетических уровней материала, тем самым меняя его свойства. При этом сами электроны оставались на прежних энергетических уровнях, не поглощая излучения и не нагревая материал.

Источник: https://inscience.news/ru/article/world-science/physics/8322