Учёные из Университета Оберна выяснили, что короткий лазерный импульс способен упорядочить электрические области внутри кристалла даже при повышенной температуре. Возникающая структура сохраняется всего одну пикосекунду — одну триллионную долю секунды. Результат может помочь в изучении сверхбыстрых способов обработки и хранения информации.
Исследователи использовали монокристаллы модифицированного титаната стронция. Материал сочетает способность проводить электроны с наличием полярных нанорегионов — микроскопических областей, имеющих отдельные положительный и отрицательный полюса. Обычно при высокой температуре направления этих областей остаются беспорядочными, а охлаждение приводит их к более согласованному состоянию.
Физики давно спорят, возникают ли полярные свойства из-за одновременного смещения атомов или сами полярные области существуют заранее и лишь выстраиваются во время охлаждения. Команда под руководством Вэнцаня Цзиня, доцента кафедры физики Университета Оберна, вместе с аспирантом Мохамедом Кандилом смогла проследить это поведение с помощью чувствительной лазерной установки.
Работа началась после встречи Цзиня с японскими специалистами на мартовской конференции Американского физического общества в 2023 году. Образцы для экспериментов вырастили сотрудники японского Национального института передовых промышленных наук и технологий. Почти год исследователи совершенствовали оборудование, чтобы зарегистрировать слабый оптический сигнал и сравнить состояние кристалла при последовательном нагревании и охлаждении.
Измерения показали, что при высокой температуре полярные области направлены хаотично, а при снижении температуры переходят к определённым ориентациям. Это подтвердило их существование ещё до упорядочивания. В 2025 году учёным также удалось зафиксировать, как лазерный свет выстраивает эти области: «Прорыв произошёл в 2025 году, когда Мохамед наконец наблюдал, как неупорядоченные полярные области выстраиваются под воздействием лазерного излучения», — сказал Цзинь.
Созданный светом порядок сохранялся лишь пикосекунду, однако его удалось обнаружить оптическими методами. По словам Цзиня, Кандил посвятил исследованию три года, а результаты работы стали его первой публикацией. Статья «Оптическая поляризация квантового сегнетоэлектрического металла при переходе между упорядоченной и неупорядоченной фазами» опубликована 14 октября 2026 года в журнале Physical Review Letters, сообщил SciTechDaily.