Bir kristalin içinde doğal olarak oluşan, daha önce hiç görülmemiş dokuma yapı keşfedildi

Bilim adamları ilk kez bir kristalin içinde doğal olarak oluşan üç boyutlu bir yapıyı gözlemlediler ve bu da maddenin kendisini nasıl organize edebileceğinin daha önce bilinmeyen bir yolunu ortaya çıkardı.

Yayınlandığı yer Işık: Bilim ve UygulamalarÇalışma, faz geçişi sırasında soğurken bir ferroelektrik kristalde kendiliğinden ortaya çıkan, üç boyutlu, birbirine geçmiş nano-dipol topluluklarından oluşan bir dokuma kumaşın gözlemini rapor ediyor. Ferroelektrik alanların hizalanmış elektrik dipollerinden oluştuğu geleneksel ferroelektrik kristallerden farklı olarak, bu malzemedeki dipoller kendiliğinden birbirlerinin üstünden ve altından örerek, dokuma kumaşa benzeyen karmaşık bir üç boyutlu ağ oluşturuyor; katı bir kristalde daha önce hiç görülmemiş bir organizasyon türü.

Araştırmacılar ayrıca, sıkı bir şekilde odaklanmış yeşil lazer kullanarak dokuma ağın küçük parçalarını değiştirebileceklerini de buldular. Işık, kristalin geri kalanını etkilemeden dokuma deseni yerel olarak çözer. Kristalin ısıtılması ve tekrar soğutulması dokuma yapıyı eski haline getirir, ancak yeni bir desenle.

Uluslararası araştırma ekibi, çeşitli ileri görüntüleme tekniklerini kullanan üç araştırma grubunu bir araya getirdi. Gruplar, Groningen Üniversitesi’nden meslektaşlarıyla birlikte Roma Sapienza Üniversitesi’nden profesör Eugenio Del Re, Nankai Üniversitesi’nden profesör Feifei Xin ve Kudüs İbrani Üniversitesi Uygulamalı Fizik Enstitüsü’nden profesör Aharon J. Agranat tarafından yönetildi.

Bu fenomen, Agranat tarafından geliştirilen, özel olarak yetiştirilen KTN:Li (KLTN) kristallerinde gözlemlendi; burada kristal büyümesi sırasında kimyasal bileşimde periyodik değişiklikler meydana gelerek çizgilenme ızgaraları oluşturuldu. Agranat başlangıçta bu kristalleri elektroholografik fotonik geçişi uygulamak için geliştirdi, ancak burada maddenin yeni bir durumu için bir platform sağlamak üzere bulundular.

Araştırmacılar, keşfin daha geniş bir fiziksel prensibi temsil edebileceğine inanıyor. Örgülü ağ kendiliğinden simetri kırılmasıyla oluştuğundan, benzer topolojik yapıların sıvı kristallerden süper iletkenlerden kuantum malzemelerine kadar birçok başka sistemde de ortaya çıkabileceğini öne sürüyorlar.

Yazarlar şöyle dedi: “Bu, katı bir kristalin içinde kendiliğinden ortaya çıkan örgülü bir yapıyı ilk kez gözlemleyen bir şey. Bunu heyecan verici kılan şey, yalnızca maddedeki tamamen yeni bir organizasyon biçimini ortaya çıkarması değil, aynı zamanda diğer birçok fiziksel sistemdeki benzer topolojik yapıları gözden kaçırmış olabileceğimizi akla getirmesidir. Bazen doğa, teorilerimizin öngördüğünden çok daha yaratıcıdır.”