Door licht toe te passen, hebben natuurkundigen Peng Chen en Laurent Bellaiche van de Universiteit van Arkansas een verrassend mechanisme ontdekt om ferro-elektrische polarisatie op een deterministische manier te regelen.

De bevinding, mogelijk gemaakt door de toepassing van ultrasnelle laserpulsen, verrijkt het fundamenteel natuurkundig onderzoek door het begrip van de interacties tussen licht en materie te vergroten.

Het onderzoek, gepubliceerd op 10 mei in Nature Communications , is ook een belangrijke stap in de richting van het ontwerp en de ontwikkeling van superieure detectie en gegevensopslag in elektronische apparaten.

Ferro-elektrische materialen vertonen ferro-elektriciteit en het vermogen om spontaan te polariseren. Doorgaans kunnen onderzoekers deze polarisatie manipuleren en omkeren door de toepassing van een extern elektrisch veld. Ultrasnelle interacties tussen licht en materie zijn een andere veelbelovende route voor het beheersen van ferro-elektrische polarisatie, maar tot nu toe hebben onderzoekers geworsteld om een ​​door licht geïnduceerde, deterministische controle van dergelijke polarisatie te bereiken.

De onderzoekers ontdekten een zogenaamd "knijpeffect" in ferro-elektrische materialen die onderhevig zijn aan femtoseconde laserpulsen. Een femtoseconde is een quadriljoenste van een seconde. Deze pulsen vernietigden de polarisatiecomponent die evenwijdig is aan de richting van het veld en creëerden polarisatiecomponenten die er loodrecht op stonden. Dit knijpeffect maakte een deterministische controle van de polarisatie door licht mogelijk.

"De toegepaste terahertz-puls vernietigt bij voorkeur de polarisatiecomponent langs de richting van het veld, in het voordeel van componenten die loodrecht op het veld staan ​​​​die bij de pulsen horen", zegt Peng, een onderzoeksmedewerker in het laboratorium van Bellaiche en de eerste auteur van het artikel. "We beschouwen dit als een nieuw terahertz-fenomeen wanneer licht interageert met ferro-elektrische materialen. Onze bevindingen zouden de technische vooruitgang moeten stimuleren."

Chen en Bellaiche, Distinguished Professor of Physics, werkten samen met collega's Charles Paillard en Hongjian Zhao, voormalige onderzoeksmedewerkers in het laboratorium van Bellaiche, en Jorge Íñiguez van het Luxembourg Institute of Science and Technology. Onderzoekers in het laboratorium van Bellaiche bestuderen verschillende eigenschappen van verschillende materialen. + Verder verkennen

Een afstandsbediening voor functionele materialen