Een samenwerkend team van onderzoekers van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) en de University of California, San Diego, gebruikte ultrasnelle röntgenpulsen van de Linac Coherent Light Source (LCLS) bij SLAC National Accelerator Laboratory om de atomaire bewegingen in een materiaal vast te leggen terwijl het een faseverandering ondergaat.

Door gebruik te maken van röntgenstralen kon het team de structuur van het materiaal op femtoseconden (een biljardste van een seconde) tijdschaal observeren. Hierdoor konden ze zien hoe de atomen van het materiaal bewegen tijdens de faseverandering en hoe deze bewegingen verband houden met de eigenschappen van het materiaal.

Het team ontdekte dat de faseverandering wordt veroorzaakt door een combinatie van elektronische en roostereffecten. De elektronische effecten worden veroorzaakt door de ultrasnelle laserpulsen, die elektronen in het materiaal opwekken. Deze aangeslagen elektronen interageren vervolgens met het rooster, waardoor het gaat trillen en uiteindelijk tot de faseverandering leidt.

De bevindingen van het team bieden nieuwe inzichten in de fundamentele mechanismen van faseveranderingen en kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe materialen met verbeterde eigenschappen voor gebruik in een verscheidenheid aan toepassingen, zoals optica, elektronica en energieopslag.

De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics.