Et team af fysikere brugte lasere til at skabe "superkrystaller", selv da strukturerne kæmpede for overhovedet ikke at eksistere.
Deres præstation: frustrere et meget ordnet materiales forsøg på at danne enklere strukturer og derefter bruge energien fra laserimpulser til at sprænge det frustrerede materiale ind i en mere kompleks, superkrystallig tilstand.
I materialevidenskab kan stof findes i et vilkårligt antal forskellige krystallinske og ikke-krystallinske tilstande. Og nogle gange, når denne sag går over fra en tilstand til den næste, stopper den kort over i en mellemtilstand, der normalt ikke findes i naturen. Blandt disse eksotiske, flygtige stater? Superkrystallstrukturer.
En krystal er et materiale, hvis atomer eller molekyler har arrangeret sig i et gentagende mønster. Hvert trin i det mønster, hvert puslespil, der udgør krystallen, kaldes en enhedscelle. Disse såkaldte superkrystaller er specielle, fordi enhederne i deres krystallinske struktur er langt større end dem, der findes i nogen naturlige krystaller - i dette tilfælde op til en million gange større end de krystaller, der normalt dannes af kemikalierne, der udgør superkrystallen.
I den nye undersøgelse lagde fysikerne to materialer, blytitanat og strontiumtitanat, oven på hinanden på en sådan måde, at hvert materiale frustrerede den andres forsøg på at organisere sig i en lille skala krystal. Resultatet? Masser af forstyrrede, uregelmæssige krystal- og ikke-krystalstilstande spredt tilfældigt gennem lagene.
Men efter en super hurtig lynlås af blåt laserlys organiserede lagene sig selv. Laserblæsningen tilføjede energi til systemet, der banede krystallen i en organisationstilstand, den eneste slags organisation, der er mulig med småskala krystalenheder, der er blevet frustrerede. En enorm, gentagende 3D-struktur optrådte i hele materialet, meget større end strukturen, der dukker op i andre krystaller. Forskerne var i stand til at observere denne struktur ved hjælp af en anden lysintensitetsblitz med lavere intensitet.
Det var den slags struktur, der muligvis flygtigt eksisterer, når et materiale skifter fra en stat til den næste, men ikke en, du ville forvente at vedvare på lang sigt. Og alligevel, forskerne viste, overlevede denne superkrystall under varme stuetemperaturforhold.
Resultaterne blev offentliggjort 18. marts i tidsskriftet Nature Materials.
