Elementi u periodnom sistemu se dele na metale, polumetale i nemetale. Razlika se zasniva na njihovim hemijskim i fizičkim svojstvima i određena je, posebno, kretanjem elektrona i sposobnošću materijala da provode električnu energiju: metali su odlični provodnici, polumetali imaju ograničenu provodljivost, nemetali su izolacioni materijali, oni ne provode struju.
Ova stanja, međutim, nisu nepromenljiva. Znamo da se izolacioni materijal može transformisati u metal: hemijom, uvođenjem atoma sa različitim brojem elektrona u materijal; ili sa veoma visokim pritiscima, stanje koje se može stvoriti samo u namenskim laboratorijama i koje je teško preneti na druge tehnološke primene.
Napredak nauke je objavio rezultate studije koju su sproveli Odeljenje za fiziku Univerziteta u Trentu, Odeljenje za fiziku Univerziteta Kalifornije Berkli i Odeljenje za nauku o materijalima Nacionalne laboratorije Lavrence Berkelei koje predlaže treći način transformacije. izolacionog materijala u polumetal.
„Uočili smo da je izlaganjem izolacionog materijala ultrabrzim laserskim impulsima (10 femtosekundi ili 10 miliona milijarditog dela sekunde), moguće promeniti kretanje elektrona“, kaže Alesandra Lanzara, profesorka fizike sa UC Berkli i dopisni autor studije, zajedno sa dr. student Maki Huber, vodeći autor rada.
Ovaj rezultat se može postići samo fotoekscitacijom iznad praga fluensa i sa odgovarajućim materijalom. „Koristili smo titanijum diselenid (1T-TiSe 2), materijal koji sam imao priliku da detaljno proučavam tokom svoje karijere“, kažu profesor Mateo Kalandra iz UniTrenta i istraživač Đovani Marini, koautori studije.
„Titanijum diselenid ima veoma posebne karakteristike: on je izolacioni materijal, ali izgleda kao metal. Na primer, svetao je, dok su neprovodnici obično neprozirni i ne reflektuju svetlost.“
Na osnovu eksperimentalnih rezultata i proračuna dva istraživačka tima, izlaganje ovog materijala ultrabrzim laserskim impulsima menja njegova energetska stanja i kretanje elektrona i, iznad graničnog fluensa, pretvara ga u polumetal u kratkom vremenskom periodu (samo ispod 500 femtosekundi).
Postoji razlika u poređenju sa hemijskom transformacijom: transformacija materijala nije trajna i čim se izlaganje laseru prekine, vraća se u prvobitno stanje. Ovaj proces umnožava moguće primene.
„Na primer“, objašnjava Kalandra, „možemo zamisliti uređaje sa svojstvima koja se menjaju od izolacionih do polumetalnih za veoma kratko vreme, što je neophodna karakteristika za razvoj mnogo moćnijih računara, sposobnih da obrađuju složene proračune za veoma kratko vreme. Danas se računarski kapacitet zasniva na korišćenju električnih polja, ali mogućnost korišćenja svetlosti otvara nove horizonte u ovoj oblasti primene.“
UniTrento je radio na teorijskom i simulacionom delu rada. Univerzitet Berkli se fokusirao na eksperimentalni deo istraživanja.
