Cornell Üniversitesi'ndeki mühendisler, sentetik ince filmlere uygulanan ultrahızlı kızılötesi ışık darbeleriyle malzemenin atomik yapısında hızlı genişleme ve daralma sağlayan yenilikçi bir yöntem geliştirdi. Bu ışıkla tetiklenen ve malzemenin kafes yapısının "nefes almasını" sağlayan bu etki, malzemenin elektronik, manyetik veya optik özelliklerini anında açıp kapatma potansiyeli taşıyor.
12 Eylül 2025 tarihinde Physical Review Letters'ta yayımlanan çalışmanın başını çeken isimler arasında Jakob Gollwitzer ve Jeffrey Kaaret bulunuyor. Doçentler Nicole Benedek ve Andrej Singer'ın da dahil olduğu araştırma ekibi, geleneksel mekanik gerilim tekniklerine kıyasla daha az araştırılmış bir alan olan ışıkla malzeme özelliklerinin manipülasyonunu inceledi. Nicole Benedek, en uygun ışık frekanslarını ve deneysel parametreleri tahmin etmek için hesaplamalı teoriyi kullandı. Bu parametrelerin, uygun malzemelerle birleştiğinde, statik gerilimden farklı olarak zamanla dağılan geçici bir şekil değişikliği olan geri döndürülebilir "dinamik" gerilimi sağlamada kritik öneme sahip olduğu belirlendi.
Lanthanum aluminat, basitliği ve minimal içsel özellikleri nedeniyle ışık kaynaklı gerilim etkilerini incelemek için ideal bir malzeme olarak seçildi. Araştırmacılar, terahertz ışığının pikosaniye aralıklarla gönderilen darbelerini kullanarak belirli atomik hareketleri uyararak kafes yapısında hızlı bir genişleme sağladılar. Bu süreç, yalnızca istenen gerilimi indüklemekle kalmadı, aynı zamanda malzemenin kristal yapısını kalıcı olarak iyileştirerek daha düzenli bir duruma getirdi.
Bu bulgular, ultrahızlı anahtarlar, ayarlanabilir süperiletkenler ve dinamik sensörler gibi teknolojileri ilerletmek için ışıkla malzeme özelliklerini kontrol etme konusunda yeni yollar açıyor. Karmaşık oksit malzemelerle ışığın etkileşimini anlamak, araştırmacıların standart yöntemlerle elde edilemeyen özelliklere erişmesini sağlıyor. Bu araştırma, Enerji Bakanlığı'nın Temel Enerji Bilimleri Ofisi ve Ulusal Bilim Vakfı'nın MRSEC programı tarafından finanse edilen Cornell Malzeme Araştırma Merkezi'nden destek aldı.
Malzemelerin bu şekilde manipüle edilmesi, gelecekteki elektronik cihazların hızını ve verimliliğini artırma potansiyeli taşıyor. Örneğin, terahertz ışığının, malzemelerin elektronik ve manyetik özelliklerini anında değiştirebilme yeteneği, daha hızlı işlemciler ve daha verimli veri iletimi için kapı aralayabilir. Bu alandaki ilerlemeler, kuantum hesaplama ve ileri sensör teknolojileri gibi alanlarda devrim yaratabilir.