कॉर्नेल के इंजीनियरों ने सामग्री के विस्तार और संकुचन को प्रेरित करने के लिए अल्ट्राफास्ट लाइट पल्स का उपयोग किया

कॉर्नेल इंजीनियरिंग के शोधकर्ताओं ने अल्ट्राफास्ट, निम्न-आवृत्ति वाले इन्फ्रारेड प्रकाश की तरंगों का उपयोग करके सामग्री के गुणों को नियंत्रित करने का एक अभूतपूर्व तरीका प्रदर्शित किया है। यह तकनीक, जो पतली फिल्मों पर लागू की गई है, सामग्री के जाली (lattice) में परमाणुओं के पैमाने पर तेजी से विस्तार और संकुचन को प्रेरित करती है। इस प्रक्रिया को 'सांस लेने' (breathing) का प्रभाव कहा जाता है, और यह सामग्री के इलेक्ट्रॉनिक, चुंबकीय या ऑप्टिकल गुणों को तेजी से चालू या बंद करने की क्षमता रखती है।

यह अध्ययन, जो 12 सितंबर, 2025 को फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित हुआ था, जैकब गोलविट्जर और जेफरी कैरेट के सह-नेतृत्व में किया गया था। इस शोध दल में एसोसिएट प्रोफेसर निकोल बेनेडेक और आंद्रेज सिंगर भी शामिल थे। उन्होंने पारंपरिक यांत्रिक तनाव तकनीकों की तुलना में सामग्री के गुणों के प्रकाश-आधारित हेरफेर पर ध्यान केंद्रित किया, जो कि एक कम अध्ययन किया गया क्षेत्र है। प्रोफेसर बेनेडेक ने इष्टतम प्रकाश आवृत्तियों और प्रयोगात्मक मापदंडों की भविष्यवाणी करने के लिए कम्प्यूटेशनल सिद्धांत का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि उपयुक्त सामग्री के साथ इन मापदंडों का संयोजन, प्रतिवर्ती 'गतिशील तनाव' (dynamic strain) प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है। गतिशील तनाव में सामग्री के आकार में एक अस्थायी परिवर्तन शामिल होता है जो समय के साथ समाप्त हो जाता है, जो स्थायी तनाव के विपरीत है।

इस शोध के लिए लैंथेनम एल्यूमिनेट को चुना गया था क्योंकि इसकी सरलता और न्यूनतम अंतर्निहित गुण इसे प्रकाश-प्रेरित तनाव प्रभावों का अध्ययन करने के लिए आदर्श बनाते हैं। शोधकर्ताओं ने टेराहर्ट्ज़ प्रकाश के पिकोसेकंड बर्स्ट का उपयोग करके विशिष्ट परमाणु गतियों को उत्तेजित किया, जिससे जाली का तेजी से विस्तार हुआ। इस प्रक्रिया ने न केवल वांछित तनाव को प्रेरित किया, बल्कि सामग्री की क्रिस्टलीय संरचना को स्थायी रूप से बढ़ाया भी, जिसके परिणामस्वरूप अधिक व्यवस्थित अवस्था प्राप्त हुई।

यह शोध अल्ट्राफास्ट स्विच, ट्यून करने योग्य सुपरकंडक्टर और गतिशील सेंसर जैसी तकनीकों को आगे बढ़ाने के लिए प्रकाश के साथ सामग्री के गुणों को नियंत्रित करने के नए रास्ते खोलता है। जटिल ऑक्साइड सामग्री के साथ प्रकाश की परस्पर क्रिया को समझना शोधकर्ताओं को मानक विधियों से परे गुणों तक पहुंचने में सक्षम बनाता है। उदाहरण के लिए, टेराहर्ट्ज़ प्रकाश का उपयोग करके सामग्री के चुंबकीय गुणों को नियंत्रित करने की क्षमता को पहले ही प्रदर्शित किया जा चुका है, जिससे यह भविष्य की कंप्यूटिंग और डेटा भंडारण प्रौद्योगिकियों के लिए आशाजनक हो जाता है। इस शोध को ऊर्जा विभाग के कार्यालय के बेसिक एनर्जी साइंसेज और कॉर्नेल सेंटर फॉर मैटेरियल्स रिसर्च से समर्थन प्राप्त हुआ, जिसमें नेशनल साइंस फाउंडेशन के MRSEC कार्यक्रम से धन भी शामिल था। यह कार्य सामग्री विज्ञान में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है, जो हमें प्रकाश की शक्ति का उपयोग करके पदार्थ के व्यवहार को अभूतपूर्व तरीकों से नियंत्रित करने की अनुमति देता है।