Det är ofta en uttalad symmetri när du tittar på kristallernas gitter:Det spelar ingen roll var du tittar - atomerna är enhetligt arrangerade i alla riktningar. Detta beteende kan också förväntas av en kristall, som fysiker vid Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), universitetet i Warszawa och polska vetenskapsakademin producerade med en förening från en indiumarsenid halvledare spetsad med järn. Materialet, dock, höll sig inte till perfekt symmetri. Järnet bildade tvådimensionellt, lamellformade strukturer i kristallen som var magnetiska. I längden, resultatet kan vara avgörande för att förstå superledare.

"Med hjälp av möjligheterna i vårt Ion Beam Center, vi avfyrade snabba järnjoner mot en kristall gjord av indiumarsenid, en halvledare gjord av indium och arsenik, "säger Dr Shengqiang Zhou, fysiker vid HZDR Institute of Ion Beam Physics and Materials Research. "Järnet trängde in cirka 100 nanometer djupt in i kristallytan." Järnjonerna var i minoritet, utgör bara några få procent i ytan. Forskarna sköt sedan ljuspulser mot kristallen med hjälp av en laser. Blinkarna var extremt korta så att endast ytan smälte. "Under mycket mindre än en mikrosekund, de hundra nanometrarna var en varm soppa, medan kristallen under förblev kall och välordnad, "Säger Zhou, beskriver resultatet.

Kristallytan svalnade igen bara ett ögonblick efter laserbombardemanget. Något ovanligt hände:Ytan hade i huvudsak återgått till indiumarsenidgitterstrukturen. Kylningen, dock, var så snabb att järnatomerna inte hade tillräckligt med tid att hitta och uppta ett regelbundet gittertillstånd i kristallen. Istället, metallatomerna gick samman med sina kamrater för att bilda anmärkningsvärda strukturer - små, tvådimensionella lameller placerade parallellt.

"Det kom som en överraskning att järnatomerna var ordnade på detta sätt, "säger Zhou." Vi kunde alltså skapa en sådan lamellstruktur för första gången globalt. "När experterna undersökte det nyskapade materialet närmare, de bestämde att det hade blivit magnetiskt på grund av påverkan av järn. Forskarna från Polen och Tyskland lyckades också teoretiskt beskriva processen och simulera den på datorn. "Järnatomerna ordnade sig i en lamellstruktur eftersom detta energiskt sett var det mest gynnsamma tillståndet de kunde ta under den korta tiden, "säger professor Tomasz Dietl från International Research Center MagTop vid Polish Academy of Sciences, sammanfattar resultatet av beräkningarna.

Resultatet kan vara relevant i, till exempel, förstå superledare - en klass av material som kan leda elektricitet helt utan förlust. "Lamellliknande strukturer finns också i många supraledande material, "förklarar Zhou." Vår förening kan därför fungera som ett modellsystem och hjälpa till att bättre förstå superledarens beteende. "Detta kan kanske också tjäna till att optimera deras egenskaper:för att superledare ska fungera, de måste för närvarande kylas till relativt låga temperaturer på, till exempel, minus tvåhundra grader Celsius. Målet för många experter är att gradvis höja dessa temperaturer - tills de hittar ett drömmaterial, som tappar sitt elektriska motstånd även vid normala omgivningstemperaturer.