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效率提升:双光脉冲最大限度地减少相变能量

2024-04-12 11:15:53 来源: 用户: 

研究人员解释了一种违反直觉的现象背后的机制:如果相变是由两个光脉冲而不是一个光脉冲引发的,则使相变有效需要更少的能量。完成相变所需的能量减少了 6%,并且可以进一步优化。这些结果有可能转移到其他材料上,为精确材料控制和技术创新提供新途径。

相变会物理地改变物质并均匀地改变它们的性质。一个典型的例子是沸水,它将液体转变为气相,导致体积突然变化。还有其他与技术高度相关的相变,例如光盘或蓝光光盘中的数据存储。

在光学数据存储过程中,激光脉冲改变表面材料的结构相。光盘中的记录标记是通过首先用激光熔化材料,然后将熔化的材料快速冷却到其结晶温度以下来创建的;该过程改变了熔融区域的反射率。这称为相变记录。

近年来,自从人们意识到光可以相干地驱动相变以来,使用多个激光脉冲来控制相变的想法就引起了人们的关注。相干相变很有趣,因为它们可以在两个相之间平滑地改变材料。

然而,相干控制需要两相晶体结构之间的平滑连接,并且排除了许多技术相关的转变,例如用于数据存储的硫族化物玻璃中的晶体到非晶态的转变。

由 Allan Johnson 博士 (IMDEA Nanociencia) 领导的研究小组展示了另一种非连贯的材料控制途径,可提高参考材料氧化钒 (VO2) 相变的能量效率。他们发现,当由两个脉冲而不是单个脉冲触发时,金属相和绝缘相之间的相变需要更少的能量

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