Naucnici otkrili kako se za samo 30 femtosekundi formira skriveno elektronsko stanje u materijalu

Istrazivaci iz Japana zabilježili su izuzetno brzu elektronsku transformaciju unutar metalno-organskog materijala, otkrivši da se skriveno stanje izazvano svjetlošću formira u samo 30 femtosekundi kroz do sada nepoznato prelazno stanje.

Tim koji vodi docent Tadahiko Isikava sa Odsjeka za hemiju Instituta za nauku u Tokiju sprovodio je istraživanje zajedno sa tadašnjom doktorantkinjom Samiran Banu, danas istraživačem u institutu RIKEN, kao i saradnicima sa Univerziteta Tohoku i Instituta za tehnologiju u Nagoji. Rezultati su objavljeni u časopisu Physical Review Letters.

Istrazivaci su se fokusirali na metalno-organski okvir (MOF), materijal nastao povezivanjem metalnih jona sa organskim molekulima. Cilj je bio da se tačno utvrdi kako nastaje skriveno stanje koje se javlja poslije izlaganja svjetlosti.

Za praćenje procesa korišćena je vremenski razložena spektroskopija reflektovanja i ultrakratki laserski impulsi u trajanju od samo šest femtosekundi. Ta metoda je omogućila mjerenje promjena u odbijenoj svjetlosti gotovo odmah nakon sto je materijal apsorbovao laserski impuls.

Analiza je pokazala da materijal odmah nakon apsorpcije svjetlosti kratko udje u prelazno elektronsko stanje, u kojem se elektronske veze između susjednih atoma naizmjenično pojačavaju i slabe u ponavljajućem obrascu, poznato kao stanje talasa reda veza. To stanje je trajalo veoma kratko, nakon čega su uslijedili mali pomjeraji položaja atoma, sto je konačno dovelo do formiranja skrivenog elektronskog stanja.

„Otkrili smo da se skriveno stanje izazvano svjetlošću formira za 30 femtosekundi kroz do sada nepoznato prelazno elektronsko stanje", rekao je Isikava. On je dodao da bi metoda koju su razvili mogla pomoći u dizajniranju materijala čije se osobine efikasno kontrolišu svjetlošću.

Teorijski proračuni ukazuju da bi novoformirano stanje moglo biti polarno, sto znaci da su pozitivna i negativna naelektrisanja neravnomjerno raspoređena unutar materijala. Ako se takva stanja mogu pouzdano stvarati i kontrolisati, to bi otvorilo nove načine za upravljanje elektronskim osobinama materijala pomoću svjetlosti, sto bi moglo doprinijeti razvoju brzih elektronskih i optoelektronskih uređaja. Buduca istraživanja bi trebalo da provjere da li se isti pristup može primijeniti i na druge vrste materijala.