Klämningseffekt i T-fas. Temporalt beteende för lägena Q (b) och P (c) vid 400K, som ett svar på det elektriska fältets puls som visas i a och när man startar från en T-fas (observera att pulsens full bredd-halva maximum markeras med rosa områden). Kredit:Nature Communications (2022). DOI:10.1038/s41467-022-30324-5
Genom att applicera ljus har University of Arkansas fysiker Peng Chen och Laurent Bellaiche upptäckt en överraskande mekanism för att kontrollera ferroelektrisk polarisation på ett deterministiskt sätt.
Upptäckten, som möjliggjorts genom tillämpningen av ultrasnabba laserpulser, berikar grundläggande fysikforskning genom att främja förståelsen av samspelet mellan ljus och materia.
Forskningen publicerades den 10 maj i Nature Communications , är också ett viktigt steg mot design och utveckling av överlägsen avkänning och datalagring i elektroniska enheter.
Ferroelektriska material uppvisar ferroelektricitet och förmåga att polarisera spontant. Vanligtvis kan forskare manipulera och vända denna polarisering genom att applicera ett externt elektriskt fält. Ultrasnabba interaktioner mellan ljus och materia är en annan lovande väg för att kontrollera ferroelektrisk polarisation, men hittills har forskare kämpat för att uppnå en ljusinducerad, deterministisk kontroll av sådan polarisation.
Forskarna upptäckte en så kallad "squeezing-effekt" i ferroelektriska material utsatta för femtosekundlaserpulser. En femtosekund är en kvadrilliondels sekund. Dessa pulser förstörde polarisationskomponenten som är parallell med fältets riktning och skapade polarisationskomponenter vinkelrätt mot den. Denna klämeffekt möjliggjorde en deterministisk kontroll av polarisationen med ljus.
"Den applicerade terahertz-pulsen föredrar att förstöra polarisationskomponenten längs fältets riktning, till förmån för komponenter vinkelräta mot fältet som är associerade med pulserna", säger Peng, en forskarassistent vid Bellaiches laboratorium och den första författaren till artikeln. "Vi anser att detta är ett nytt terahertz-fenomen när ljus interagerar med ferroelektriska material. Våra resultat bör stimulera tekniska framsteg."
Chen och Bellaiche, framstående professor i fysik, samarbetade med kollegorna Charles Paillard och Hongjian Zhao, tidigare forskarassistenter i Bellaiches laboratorium, och Jorge Íñiguez vid Luxembourg Institute of Science and Technology. Forskare i Bellaiches laboratorium studerar olika egenskaper hos olika material. + Utforska vidare
