Een team van onderzoekers van de Lehigh University, Oak Ridge Nationaal Laboratorium, Libanon Valley College en Corning Inc. heeft aangetoond, Voor de eerste keer, dat kristallen vervaardigd door lasers in een glazen matrix de volledige ferro-elektrische functionaliteit behouden.

"Dit omvat het vermogen om de ferro-elektrische domeinen uniform te oriënteren en omgekeerd te oriënteren met een elektrisch veld, ondanks het feit dat het kristal sterk wordt opgesloten door het omringende glas, " zegt Volkmar Dierolf, Voorzitter van de afdeling Natuurkunde van Lehigh University en een van de wetenschappers die aan de experimenten hebben gewerkt die tot deze bevindingen hebben geleid.

Dierolf, die een gezamenlijke afspraak heeft met Lehigh's Department of Materials Science and Engineering, onderdeel van de P.C. Rossin College of Engineering en Toegepaste Wetenschappen, is mede-hoofdonderzoeker van een door de National Science Foundation (NSF) gefinancierd project, Kristal in Glas, samen met hoofdonderzoeker Himanshu Jain, Diamond Distinguished Chair van Lehigh's Department of Materials Science and Engineering. De groep is een wereldleider geworden in de productie van eenkristallen in glas door middel van gelokaliseerde laserbestraling.

Het team voerde het eerste gedetailleerde onderzoek uit van de piëzo-elektrische en ferro-elektrische eigenschappen van lasergeïnduceerde kristallen opgesloten in glas. Ze ontdekten dat de als gegroeide kristallen een complexe ferro-elektrische domeinstructuur hebben die kan worden gemanipuleerd via de toepassing van een DC-bias. De bevindingen zullen worden gepubliceerd in een volgend nummer van MRS Communicatie in een paper genaamd "Ferro-elektrische domeintechniek van lithiumniobaat eenkristal opgesloten in glas."

"De bevindingen openen de mogelijkheid van een nieuwe verzameling optische apparaten die volledig functionele lasergefabriceerde kristallen in glas gebruiken die afhankelijk zijn van de nauwkeurige controle van de ferro-elektrische domeinstructuur van het kristal, zei Keith Veenhuizen, momenteel universitair docent, Department of Physics aan het Libanon Valley College en de hoofdauteur van het artikel, die voortbouwt op het werk dat hij deed als afgestudeerde student aan Lehigh.

Toepassingen voor dergelijke technologie omvatten het gebruik in moderne glasvezeltechnologie die wordt gebruikt voor gegevensoverdracht.

"Door dergelijke functionele eenkristalarchitecturen in een glas te kunnen inbedden, is een zeer efficiënte koppeling met bestaande glasvezelnetwerken mogelijk, ", zegt Dierolf. "Dergelijke verbindingen met laag verlies - die de prestaties maximaliseren - zijn van bijzonder belang voor toekomstige systemen voor de overdracht van kwantuminformatie die naar verwachting de huidige schema's voor optische communicatie zullen overnemen, ', vult Dierolf aan.