Все знают, что кварцевое стекло не проводит электрический ток. Однако импульсы лазера, имеющие нужные характеристики, способны заставить стекло приобрести свойства металла, пусть и ненадолго. Это доказали ученые из Венского технологического университета, как сообщает его пресс-служба.
При ультракоротком воздействии лазерного импульса достаточной мощности свойства стекла принципиально меняются: его электроны начинают свободно двигаться. В результате стекло начинает вести себя как металл: оно становится непрозрачным и проводит электричество. Эффект длится всего одну фемтосекунду (10–15 секунды).
Лазерный импульс — это очень сильное электрическое поле, которое в состоянии разительно изменить состояние электронов в кварце. Этот импульс может не только передавать энергию электронам, но и полностью исказить всю структуру возможных электронных состояний в материале.
Квантово-механический электрон может занимать различные состояния в твердом материале, он может быть тесно связан с одним конкретным атомом, а может занимать состояние более высокой энергии, в котором он двигается между атомами. Это похоже на то, как вел бы себя маленький мячик на поверхности с выбоинами: при небольшой энергии он остается в одной из выбоин, если же его пнуть достаточно сильно, то он будет пролетать над всеми выбоинами. Нечто подобное и происходит внутри стекла в описанной ситуации.
Моделирование таких эффектов — очень сложная задача, одновременно нужно учесть множество квантовых процессов, поэтому для ее решения используются суперкомпьютеры. В дальнейшем планируется изучать это явление и у других материалов. Эффект может быть использован для построения логических переключателей в тысячу раз более быстрых, чем современная микроэлектроника — транзисторы оперируют в периодах времени, измеряемых лишь в пикосекундах (10–12 сек.).
Фото: Wikimedia Commons
