Các nhà khoa học sử dụng các xung laser được căn chỉnh thời gian hoàn hảo để tạm dừng quá trình nóng chảy của silicon

Các nhà nghiên cứu từ Đại học California và Đại học Kassel đã phát triển một kỹ thuật laser mới có thể tạm dừng quá trình nóng chảy siêu nhanh của silicon bằng cách điều chỉnh chính xác thời gian của hai xung laser cách nhau 126 femtô giây. Thông thường, một xung laser năng lượng cao đơn lẻ khiến silicon trải qua quá trình nóng chảy phi nhiệt, trong đó các nguyên tử mất đi cấu trúc tinh thể có trật tự trong chưa đầy một phần nghìn tỷ giây mà không làm nóng đáng kể. Tuy nhiên, bằng cách chia năng lượng laser thành hai xung và đồng bộ hóa chính xác, nhóm nghiên cứu đã có thể ngăn chặn quá trình nóng chảy này ở giữa chừng, tạo ra một dạng silicon metastable giữ lại hầu hết các đặc tính điện tử ban đầu, bao gồm cả khoảng cách vùng dẫn giảm nhẹ. Sử dụng mô phỏng động học phân tử ab initio, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng xung đầu tiên khởi động chuyển động nguyên tử, trong khi xung thứ hai làm gián đoạn chuyển động này để hiệu quả "đóng băng" các nguyên tử tại chỗ, ngăn chặn sự mất trật tự tinh thể. Trạng thái metastable này cũng thể hiện các dao động nguyên tử (phonon) mát hơn và ổn định hơn so với dự kiến, cho thấy khả năng kiểm soát hành vi nguyên tử được nâng cao.