fbpx
Назад
29 июля, 2022

Высшие гармоники лазерного излучения раскрывают нелинейную динамику взаимодействия света и материи

Исследователи из Германии разработали подход к исследованию фундаментальных изменений в твердом материале, когда материал облучается интенсивным светом.

Лазерный свет может радикально изменить свойства твердых материалов, сделав их сверхпроводящими или магнитными в течение миллионных или миллиардных долей секунды. Интенсивный свет вызывает фундаментальные, немедленные изменения в твердом теле, изменяя  структуру его атомной решетки и перемещая электронную плотность.

Команда из института Макса Планка изучила монослой гексагонального нитрида бора толщиной всего в один атом, решетку которого можно заставить колебаться в течение десятков фемтосекунд. Первый импульс лазера накачки попал в материал, заставив атомы двигаться синхронно. Впоследствии второй импульс инфракрасного лазера еще больше возбудил электроны. Это вызвало излучение света на новых частотах — высоких гармониках. Они несут основную информацию о колебаниях решетки (также известных как фононы).

Исследователи из Германии разработали подход к исследованию фундаментальных изменений в твердом материале, когда материал облучается интенсивным светом.

Исследователи заявили, что их результаты представляют собой значительный прогресс в понимании фундаментальных изменений в твердом материале при его облучении интенсивным лазером. Используемый в работе метод также отличается высокой эффективностью. Раньше исследователям требовались гораздо более продвинутые источники света, чтобы наблюдать за этими элементарными явлениями.

Исследовательская группа показала, что как только атомы начинают вибрировать, взаимодействие между материалами и исходным лазерным импульсом меняется вместе с фазой самого лазера. Это означает, что ученые могут точно определить, какое движение в решетке было вызвано какой фазой оптического цикла лазера, как если бы они устанавливали секундомер на этот конкретный момент времени.

Другими словами, работа группы позволила создать высокотехнологичную спектроскопическую технику с экстремальным временным разрешением, говорят исследователи.

Используя этот подход, движение решетки может быть отображено с точностью до одной фемтосекунды, но без необходимости использования высокоэнергетических рентгеновских лучей или аттосекундных импульсов, которые гораздо сложнее использовать.

«Основное влияние этой работы заключается в том, что мы формируем отправную точку для понимания того, как фононы играют роль в нелинейных взаимодействиях света и материи», — сказал ведущий автор Офер Нойфельд из теоретического отдела MPSD. «Этот подход позволяет нам исследовать фемтосекундную структурную динамику в твердых телах, включая фазовые переходы, плазматические фазы вещества, а также связь между электронами и фононами».