Les matériaux en forme de feuille peuvent avoir des propriétés intrigantes qui pourraient profiter à des appareils allant de l'électronique flexible aux cellules solaires. Les chercheurs pensent pouvoir personnaliser les propriétés de ces matériaux en utilisant des impulsions lumineuses pour faire passer rapidement les matériaux d'un état à un autre. Par exemple, des impulsions lumineuses pourraient transformer un isolant électrique en conducteur. Mais la capacité de le faire dépend de l'efficacité avec laquelle l'énergie de la lumière est transférée aux noyaux atomiques du matériau. Maintenant, des chercheurs ont montré, pour la première fois, que la conversion de la lumière en vibrations atomiques dans des feuilles minces de diséléniure de molybdène est très rapide et efficace. En réalité, la conversion est efficace à près de 100 pour cent et se produit en un billionième de seconde.

L'étude indique une approche potentielle pour contrôler certains films avec des lasers. Les scientifiques s'intéressent à ces films car les matériaux peuvent être extrêmement résistants et conducteurs. Le contrôle de ces films pourrait aider les applications de nouvelle génération. Par exemple, cela pourrait profiter à l'électronique flexible, dispositifs de stockage de données, cellules solaires, diodes électroluminescentes, et catalyseurs chimiques.

La lumière pourrait induire des changements structurels souhaitables dans de minces feuilles de matériaux. Ces matériaux pourraient avoir des applications allant des dispositifs de stockage de données aux catalyseurs chimiques. Le défi consiste à vraiment comprendre le mouvement atomique en temps réel et la température du réseau. Les scientifiques manquaient de techniques expérimentales appropriées. Par diffraction électronique ultrarapide, les chercheurs ont directement sondé la conversion de l'énergie lumineuse en vibrations du réseau atomique global dans un modèle de semi-conducteur à deux couches, diséléniure de molybdène. L'équipe a découvert que lors de la création d'une densité de porteurs de charge élevée, l'énergie est efficacement transférée au réseau en un milliardième de seconde. Simulations informatiques, Plus précisément, simulations de dynamique moléculaire quantique non adiabatique principes premiers, reproduit la conversion de l'énergie lumineuse en vibrations du réseau.

Les simulations ont en outre suggéré qu'un adoucissement des vibrations dans l'état excité induit par la lumière est un précurseur du transfert d'énergie efficace et rapide. Savoir comment le réseau atomique du film réagit aux lasers a des implications pour, un jour, utiliser la lumière pour contrôler les courants électriques dans les appareils.