Ett samarbetsteam av forskare från Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) och University of California, San Diego, använde ultrasnabba röntgenpulser från Linac Coherent Light Source (LCLS) vid SLAC National Accelerator Laboratory att fånga de atomära rörelserna inuti ett material när det genomgår en fasförändring.

Genom att använda röntgenstrålar kunde teamet observera materialets struktur på femtosekund (en kvadriljondels sekund) tidsskalor. Detta gjorde att de kunde se hur materialets atomer rör sig under fasbytet och hur dessa rörelser är relaterade till materialets egenskaper.

Teamet fann att fasförändringen drivs av en kombination av elektroniska effekter och gittereffekter. De elektroniska effekterna orsakas av de ultrasnabba laserpulserna, som exciterar elektroner i materialet. Dessa exciterade elektroner interagerar sedan med gittret, vilket får det att vibrera och så småningom leder till fasförändringen.

Teamets resultat ger nya insikter om de grundläggande mekanismerna för fasförändringar och kan leda till utvecklingen av nya material med förbättrade egenskaper för användning i en mängd olika applikationer, såsom optik, elektronik och energilagring.

Studien publicerades i tidskriften Nature Physics.