Дослідники з Корнелльського університету розробили новаторський метод маніпулювання властивостями матеріалів, використовуючи надшвидкі імпульси низькочастотного інфрачервоного світла. Цей підхід дозволяє викликати швидке розширення та стиснення на атомному рівні в кристалічній решітці синтетичних тонких плівок, створюючи ефект «дихання» матеріалу. Цей процес може дозволити миттєво вмикати та вимикати електронні, магнітні або оптичні властивості матеріалів.
Дослідження, опубліковане 12 вересня 2025 року в журналі Physical Review Letters, було спільно очолене Якобом Голльвітцером та Джеффрі Кааретом. Команда, до якої також увійшли доценти Ніколь Бенедек та Андрій Сінгер, зосередилася на дослідженні впливу світла на властивості матеріалів, що є менш вивченим підходом порівняно з традиційними методами механічного напруження. Ніколь Бенедек, використовуючи обчислювальну теорію, визначила оптимальні частоти світла та експериментальні параметри. Ці фактори, у поєднанні з відповідними матеріалами, виявилися ключовими для досягнення оборотного «динамічного» напруження – тимчасової зміни форми, яка зникає з часом, на відміну від статичного напруження.
Для експериментів було обрано алюмінат лантану через його простоту та мінімальні власні властивості, що робить його ідеальним для вивчення індукованих світлом ефектів напруження. Команда використовувала пікосекундні імпульси терагерцового світла для збудження специфічних атомних коливань, що призвело до швидкого розширення решітки. Цей процес не тільки викликав бажане напруження, але й надав матеріалу постійного покращення кристалічної структури, призвівши до більш впорядкованого стану.
Ці результати відкривають нові шляхи для контролю властивостей матеріалів за допомогою світла, потенційно сприяючи розвитку таких технологій, як надшвидкі перемикачі, настроювані надпровідники та динамічні сенсори. Розуміння взаємодії світла зі складними оксидними матеріалами дозволяє дослідникам отримувати властивості, недосяжні за допомогою стандартних методів. Дослідження отримало підтримку від Управління фундаментальних енергетичних наук Міністерства енергетики США та Центру матеріалознавчих досліджень Корнелльського університету за фінансування програми MRSEC Національного наукового фонду.