В одном эксперименте группа под руководством Линденберга показала, что атомы смещаются за триллионные доли секунды, создавая складку в образце материала толщиной 3 атома, который когда-нибудь может быть использован в гибкой электронике. В другом исследовании наблюдались полупроводниковые кристаллы, названные «квантовыми точками», потому что они бросают вызов классической физике в наномасштабе — расширяются и сжимаются в ответ на сверхбыстрые импульсы лазерного света.Обнаружение таких интригующих свойств в наномасштабе дает ключ к пониманию фундаментальной природы материалов и того, как они работают в приложениях, на которые мы полагаемся в получении энергии или информации.
«Несмотря на то, что некоторые из этих материалов полностью внедрены в повседневные технологии, мало что известно о том, как они работают», — говорит Линденберг, доцент кафедры материаловедения и инженерии, а также фотонной науки. Он также является главным исследователем двух объединенных институтов SLAC и Стэнфорда — Стэнфордского института материаловедения и энергетики и Стэнфордского института PULSE.«Отчасти причина того, что некоторые явления не совсем понятны, заключается в том, что они происходят так быстро — за миллиардные, триллионные или даже квадриллионные доли секунды.
Впервые у нас есть инструменты, которые позволяют нам видеть эти вещи», — говорит он.Работая на стыке материаловедения и инженерии, Линденберг и его команда уделяют особое внимание поиску перспективных материалов для электроники следующего поколения, технологий хранения данных на основе света и приложений для энергетики.«На наноуровне появляется широкий спектр новых свойств, — говорит Линденберг. «Самые крошечные образцы, состоящие всего из десятков или сотен атомов, могут иметь почти безупречную структуру, что делает их идеальными пробирками для очень фундаментальных вопросов о том, что происходит при трансформации материала».
Команда использует различные типы лазерного света в лабораториях SLAC и Стэнфорда, чтобы узнать, как простые изменения размера, формы и конструкции материалов могут неожиданным образом изменить их основные свойства, что может привести к новым применениям. Используя преимущества мощного рентгеновского излучения на объектах SLAC, включая линейный источник когерентного света (LCLS) и Стэнфордский источник синхротронного излучения (SSRL), они исследуют сверхбыстрые изменения в наноразмерных образцах.
LCLS и SSRL являются объектами для пользователей Управления науки Министерства энергетики США.«Мы пытаемся понять, как электроны или атомы движутся в материалах, что, в свою очередь, определяет, например, эффективность солнечных элементов и других материалов, связанных с энергией, и как материалы переключаются между различными формами», — говорит он. «Сверхбыстрые методы позволяют увидеть такие вещи совершенно по-новому».