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Une nouvelle étude montre les `` phases cachées '' de la matière, à travers le pouvoir de la lumière

Une nouvelle étude montre les `` phases cachées '' de la matière, à travers le pouvoir de la lumière

Sur la gauche, des impulsions de lumière extrêmement rapides excitent les atomes dans la structure cristalline (flèches rouges), ce qui déplace le matériau dans une nouvelle phase ferroélectrique. Felice Macera / Université de Pennsylvanie

Si nous prenons l'exemple de la glace comme une matière, elle comporte plus de dix phases, ce qui signifie qu'elle a de nombreuses façons d'organiser spatialement ses atomes.

Dans une étude récente, il a été découvert que l'oxyde métallique a une «phase cachée», ce qui donne maintenant au matériau une nouvelle capacité à séparer les charges positives et négatives. Ceci est activé par des impulsions de lumière extrêmement rapides.

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La recherche a été menée par les scientifiques du MIT Keith A. Nelson, Xian Li et Edoardo Baldini. Les résultats ont été publiés dansScience.

À quoi cela sert-il?

«Cela ouvre un nouvel horizon pour la reconfiguration rapide des matériaux fonctionnels», a déclaré Rappe, qui a collaboré à l'étude.

Ce que Rappe signifie, c'est que leur travail a la capacité de créer des matériaux dont les propriétés peuvent être activées ou désactivées en un billion de secondes - en appuyant simplement sur un interrupteur.

De plus, cette découverte pourrait également être utilisée pour changer un isolant en métal, ou sa polarité magnétique pourrait être inversée.

Un rapport de travail solide crée des résultats

Nelson et Rappe avaient auparavant travaillé ensemble sur le projet et disposaient déjà de la base de la théorie pour l'étude. Nelson a de l'expérience dans l'utilisation de la lumière pour transformer les transitions de phase en matériaux solides, et Rappe a des connaissances dans le développement de modèles informatiques au niveau atomique.

«[Nelson est] l'expérimentateur, et nous sommes les théoriciens», a déclaré Rappe. "Il peut rapporter ce qu'il pense se produire sur la base des spectres, mais l'interprétation est spéculative jusqu'à ce que nous fournissions une solide compréhension physique de ce qui s'est passé."

Une combinaison parfaite pour l'étude.

Grâce à leur solide histoire de collaboration étroite, Nelson et Rappe pouvaient facilement passer de leurs simulations théoriques à leurs expériences, jusqu'à ce qu'ils trouvent l'expérience parfaite qui prouve que leur théorie est vraie.

«C'est le rêve de tout scientifique: faire éclore une idée avec un ami, cartographier la conséquence de cette idée, puis avoir une chance de la traduire en quelque chose en laboratoire, c'est extrêmement gratifiant. Cela nous fait penser que nous» êtes sur la bonne voie vers l’avenir », a déclaré Rappe.

En travaillant ensemble, ils peuvent continuer à affiner leur étude et faire plus de découvertes.


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