Los rayos láser se pueden utilizar para cambiar las propiedades de los materiales de una manera extremadamente precisa. Este principio ya se utiliza ampliamente en tecnologías como los DVD regrabables. Sin embargo, los procesos subyacentes generalmente tienen lugar a velocidades tan increíblemente rápidas y a una escala tan pequeña que hasta ahora han eludido la observación directa. Investigadores de la Universidad de Göttingen y el Instituto Max Planck (MPI) de Química Biofísica en Göttingen ahora han logrado filmar, por primera vez, la transformación láser de una estructura cristalina con resolución nanométrica y en cámara lenta en un microscopio electrónico. Los resultados se han publicado en la revista Ciencias .

El equipo, que incluye a Thomas Danz y al profesor Claus Ropers, aprovechó una propiedad inusual de un material formado por capas atómicamente delgadas de átomos de azufre y tantalio. A temperatura ambiente, su estructura cristalina se distorsiona en diminutas estructuras onduladas:se forma una "onda de densidad de carga". A temperaturas más altas, Se produce una transición de fase en la que las ondas microscópicas originales desaparecen repentinamente. La conductividad eléctrica también cambia drásticamente, un efecto interesante para la nanoelectrónica.

En sus experimentos, los investigadores indujeron esta transición de fase con pulsos de láser cortos y registraron una película de la reacción de la onda de densidad de carga. "Lo que observamos es la rápida formación y crecimiento de pequeñas regiones donde el material se cambió a la siguiente fase, "explica el primer autor Thomas Danz de la Universidad de Göttingen." El microscopio electrónico de transmisión ultrarrápida desarrollado en Göttingen ofrece la resolución de tiempo más alta para este tipo de imágenes en el mundo actual. "La característica especial del experimento radica en una técnica de imagen recientemente desarrollada, que es particularmente sensible a los cambios específicos observados en esta transición de fase. Los físicos de Göttingen lo utilizan para tomar imágenes compuestas exclusivamente por electrones que han sido dispersados ​​por la ondulación del cristal.

Su enfoque de vanguardia permite a los investigadores obtener conocimientos fundamentales sobre los cambios estructurales inducidos por la luz. "Ya estamos en condiciones de transferir nuestra técnica de imagen a otras estructuras cristalinas, "dice el profesor Claus Ropers, líder de nanoóptica y dinámica ultrarrápida en la Universidad de Göttingen y director del MPI de química biofísica. "De este modo, no solo respondemos preguntas fundamentales en física del estado sólido, pero también abre nuevas perspectivas para materiales ópticamente intercambiables en el futuro, nanoelectrónica inteligente ".