Стекло, которое дышит за пикосекунды ✎ экспресс

Оригинал: "Direct observation of ultrafast amorphous-amorphous transitions indicated by bond stretching and angle bending in phase-change material GeTe"
arXiv:2603.17400 · 2026-03-18 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Учёные засняли, как атомы в стекле растягиваются и колеблются, словно пружинки, за триллионные доли секунды.

📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Обычное оконное стекло кажется застывшим навеки, но внутри него атомы никогда не стоят на месте. В аморфном теллуриде германия (GeTe) — материале, который используют в перезаписываемых дисках и энергонезависимой памяти, — физики впервые напрямую проследили, как атомные связи растягиваются и сгибаются за триллионные доли секунды.

С помощью сверхкоротких импульсов электронов (длительностью в фемтосекунды, то есть 10⁻¹⁵ секунды) учёные засняли «кино» о движении атомов. Оказалось, что после воздействия лазером связи Ge-Te и Ge-Ge растягиваются всего за 0,2 пикосекунды — это в сто раз быстрее, чем моргает глаз. Затем, в течение 0,5–2 пикосекунд, углы между атомами меняются, как будто молекула делает вдох и выдох. Эти движения сопровождаются локальными колебаниями с частотой 3,10 терагерца — триллион колебаний в секунду. Такая частота сравнима с вибрацией крошечной пружинки, если бы её сжали до размеров атома.

Бозонный пик — это избыток колебательных состояний в стекле при низких частотах, который отличает его от кристалла. Раньше его природа оставалась загадкой: не было прямых наблюдений за атомными движениями. Теперь видно, что пик рождается из тех самых растянутых и гибких связей, которые учёные увидели в эксперименте.

Эти результаты не только закрывают давний вопрос в физике стёкол, но и имеют практическое значение. Понимая, как именно атомы смещаются в аморфном состоянии, можно точнее управлять скоростью кристаллизации и релаксации в материалах для памяти нового поколения. Возможно, скоро мы научимся «настраивать» стекло на нужный отклик, как настраивают музыкальный инструмент.

3,10 терагерца — это примерно в сто миллиардов раз выше частоты звука, который слышит человек. Если бы такое колебание можно было услышать, оно звучало бы как ультразвук невообразимой высоты.

Учёные
Christian DopplerD. B. McLaughlinDidier QuelozMichel MayorR. A. RossiterJames Clerk Maxwell
Понятия
сверхбыстрый процесс сверхбыстрая спектроскопия фазовое превращение материалов фазовое поведение воды аморфный материал деформация фемтосекунда угол скручивания ультрахолодные атомы анизотропное распространение света топологический переход стекло тепловой джиттер тепловое движение странный металл колебания решётки испарение аттосекундная спектроскопия атомный переход затвердевание