Plåtliknande material kan ha spännande egenskaper som kan gynna enheter från flexibel elektronik till solceller. Forskare tror att de kan anpassa egenskaperna hos dessa material genom att använda ljuspulser för att snabbt växla materialen från ett tillstånd till ett annat. Till exempel, ljuspulser kan förvandla en elektrisk isolator till en ledare. Men förmågan att göra detta beror på hur effektivt ljusets energi överförs till materialets atomkärnor. Nu, forskare har visat, för första gången, att omvandlingen av ljus till atomvibrationer i tunna skivor av molybdendiselenid är mycket snabb och effektiv. Faktiskt, omvandlingen är nästan 100 procent effektiv och sker på en biljondels sekund.

Studien indikerar ett potentiellt tillvägagångssätt för att kontrollera vissa filmer med laser. Forskare är intresserade av dessa filmer eftersom materialen kan vara extremt starka och ledande. Att kontrollera sådana filmer kan hjälpa nästa generations applikationer. Till exempel, det kan gynna flexibel elektronik, datalagringsenheter, solceller, lysdioder, och kemiska katalysatorer.

Ljus kan inducera önskvärda strukturella förändringar i tunna materialskivor. Dessa material kan ha tillämpningar som sträcker sig från datalagringsenheter till kemiska katalysatorer. Utmaningen är att verkligen förstå atomrörelsen och gittertemperaturen i realtid. Forskare har saknat rätt experimentell teknik. Med hjälp av ultrasnabb elektrondiffraktion, forskare undersökte direkt omvandlingen av ljusenergi till vibrationer av det övergripande atomgittret i en modell av tvåskiktshalvledare, molybdendiselenid. Teamet fann att när man skapar en hög laddningsbärartäthet, energin överförs effektivt till gallret inom en biljondels sekund. Datorsimuleringar, specifikt, första principerna icke-diabatiska kvantmolekylära dynamiksimuleringar, reproducerat omvandlingen av ljusenergi till gittervibrationer.

Simuleringarna antydde vidare att en uppmjukning av vibrationerna i det ljusinducerade exciterade tillståndet är en föregångare till effektiv och snabb energiöverföring. Att veta hur filmens atomgitter reagerar på lasrar har konsekvenser för, en dag, använda ljus för att styra de elektriska strömmarna i enheter.