Оксид ванадия — материал, который может быть то изолятором, не проводящим ток, то проводником, как металл. Переключение занимает триллионные доли секунды, и на этом хотят строить сверхбыстрые электронные устройства.
Но как именно это происходит, долго оставалось загадкой. Ученые использовали сверхбыстрый электронный микроскоп, который делает снимки каждые несколько пикосекунд (пикосекунда — одна триллионная секунды). Они направили на образец лазерный импульс, чтобы запустить превращение, и следили, как оно распространяется по материалу.
Оказалось, что сначала в кристаллической решетке ломается симметрия — атомы смещаются из своих идеальных положений. Это создает напряжения, которые затем распространяются по материалу и меняют его свойства. Так впервые удалось напрямую связать атомные перестройки с макроскопическим поведением.
Теперь, увидев весь процесс в деталях, инженеры смогут точнее проектировать устройства на основе таких материалов — от сверхбыстрых переключателей до умных окон, которые меняют прозрачность.
Оксид ванадия уже используется в умных окнах, которые автоматически затемняются на солнце, чтобы в доме не было жарко.
В сериале «Звездный путь» есть материал «дилатий», который меняет свойства под воздействием энергии — оксид ванадия делает нечто подобное, только в реальности.