[ad_1]
Investigadores de la Universidad de Cornell identificaron un evento inusual en un material aislante de metales, lo que proporcionó información importante para producir materiales con propiedades novedosas a través de transiciones rápidas entre estados de la materia.
![](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_40731_17077447421804421.jpg)
Los aisladores Mott son una clase de materiales con diferentes propiedades electrónicas, incluidas aquellas que pueden controlarse mediante estímulos como la luz. El origen de estas características inusuales no se comprende del todo, debido en parte a la difícil tarea de fotografiar las nanoestructuras del material en tiempo real y documentar cómo estas estructuras cambian de fase en sólo una billonésima de segundo.
Un nuevo estudio publicado el 9 de febrero de 2023 en física naturaldescifró la física del aislante Mott, ca2RuO4, ya que fue estimulado con un láser. Con un detalle sin precedentes, los investigadores observaron interacciones entre los electrones del material y la estructura reticular subyacente, utilizando pulsos de rayos X ultrarrápidos para capturar «instantáneas» de cambios estructurales en el Ca.2RuO4 dentro de los picosegundos críticos después de la excitación con el láser.
El experimento produjo resultados inesperados: si bien los reordenamientos electrónicos a menudo ocurren más rápido que los reordenamientos reticulares, se observó lo contrario.
Normalmente, los electrones rápidos responden a los estímulos y arrastran consigo a los átomos más lentos. Lo que encontramos en este trabajo es inusual: los átomos reaccionaron más rápido que los electrones.
Anita Verma, investigadora postdoctoral, Universidad de Cornell
La red atómica se mueve tan rápido que los científicos no saben por qué. Pero una teoría es que la nanotextura del material proporciona puntos de nucleación que ayudan a reorganizar la red, de forma similar a cómo el hielo sobreenfriado se forma más rápidamente cerca de un contaminante en el agua.
El estudio se basa en un artículo de 2023 de Andrej Singer, autor principal y profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales, y sus colegas, que obtuvieron una visualización en el espacio real del mismo material a nanoescala mediante el uso de potentes algoritmos de detección de fase de rayos X. y aprendizaje automático.
Combinando los dos experimentos llegamos a la conclusión de que en algunos materiales como este podemos cambiar de fase muy rápidamente, unas 100 veces más rápido que en otros materiales que no tienen esta textura. Esperamos que este efecto sea una forma general de acelerar el cambio y conduzca a algunas aplicaciones interesantes en el futuro.
Andrej Singer, profesor asistente, Universidad de Cornell
Según Singer, ciertos aisladores Mott se pueden utilizar para desarrollar materiales que sean transparentes en el estado aislante, pero que rápidamente se vuelvan opacos cuando se excitan a su estado metálico. En el futuro, la electrónica más rápida también podría verse influenciada por la física subyacente.
El equipo de Singer quiere seguir utilizando los mismos métodos de obtención de imágenes para estudiar nuevas fases de la materia que surgen cuando estímulos externos estimulan películas delgadas con nanotexturas.
Kyle Shen, profesor James A. Weeks de Ciencias Físicas en la Facultad de Artes y Ciencias; Darrell Schlom, profesor de la Universidad Tisch en Cornell Engineering; Nicole Benedek, profesora asociada de ciencia e ingeniería de materiales; Hari Nair, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales; e investigadores de la Universidad de Ljubljana; Universidad de California, San Diego; Universidad de California, Santa Bárbara; el Instituto de Investigación de Radiación Sincrotrón de Japón; Universidad del Estado de Pensilvania; Laboratorio Nacional Argonne; y la Universidad de Columbia son los coautores del estudio.
El Departamento de Energía de Estados Unidos proporcionó fondos para el estudio.
Fuente: http://cornell.edu/
[ad_2]