Это исследование выявило неоднородный отклик при переходе изолятор-металл, который предполагает, что роль дефектов, деформации и легирования (стратегическая замена части определенных элементов, составляющих материал, другими элементами) была недооцененный. Понимание факторов, влияющих на переход, может помочь в разработке новых материалов, в которых электрон-электронное взаимодействие играет важную роль в определении свойств — так называемые «сильно коррелированные» материалы.
Эти материалы могут привести к созданию более эффективных технологий, которые могут снизить затраты на электроэнергию для таких приложений, как оптическая связь и хранение данных. Кроме того, точный подход к характеристике, использованный в этом исследовании, может способствовать нашему пониманию квантовых материалов для новых подходов к электронике следующего поколения.
Диоксид ванадия (VO2) имеет большие перспективы для технологических приложений, начиная от передовых оптических материалов и заканчивая хранением данных, и стимулировал обширные исследования, поскольку лазерный свет может резко преобразовать его из электрического изолятора в электрический проводник в фемтосекундных временных масштабах.
В течение последних пяти десятилетий VO2 изучался с использованием широкого спектра оптических и электронных методов, но ни один исследователь не смог определить точный механизм, который управляет переходом оксида. Кроме того, большинство экспериментальных наблюдений были противоречивыми, и неявно предполагалось, что структурный переход (связанный с переходом от изолятора к металлу) является однородным по всему образцу. Недавно исследователи исследовали высококачественные микрокристаллы VO2 "с четко определенной температурой перехода и контролируемыми состояниями деформации.
Используя комбинацию фемтосекундной лазерной микроскопии с накачкой и зондом и наноизображения с помощью инфракрасного сканирующего зонда (см.
Изображение для получения дополнительной информации), исследователи наблюдали высокую изменчивость как фемтосекундной динамики, так и поведения наноразмерной области перехода изолятор-металл.
Результаты свидетельствуют о высокой чувствительности переходов изолятор-металл к статическим и динамическим эффектам, которые могут быть связаны с атомными дефектами, легированием или локальной деформацией, и в пользу электронного механизма, доминирующего при переходе изолятор-металл.
Результаты этого исследования могут способствовать развитию более эффективных технологий, которые могут снизить затраты на электроэнергию, и предоставить ориентир для будущих исследований.