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.
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.