Transición de fase inducida por la luz del diamante: un estudio no adiabático de la dinámica molecular cuántica

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de la materia condensada
• Las interacciones láser-materia

Sus antecedentes:

• Las transiciones de fase fotoinducidas permiten nuevos estados de la materia.
• Comprender la grafitización ultrarrápida del diamante es crucial para la ciencia de los materiales.
• La investigación existente no ha explorado completamente las vías de transformación estructural del diamante bajo irradiación láser.

Objetivo del estudio:

• Para investigar las vías de transformación estructural durante la grafitización ultrarrápida del diamante utilizando pulsos de rayos X suaves de femtosegundos.
• Explorar la influencia de la intensidad del láser en los mecanismos de transición de fase.
• Para descubrir nuevas vías de grafitización más allá de las comúnmente observadas.

Principales métodos:

• Simulaciones de dinámica molecular cuántica no adiabática de los primeros principios.
• Simulando la interacción de pulsos de rayos X suaves de femtosegundo con el diamante.
• Analizando cambios estructurales a varias intensidades de láser.

Principales resultados:

• Se observó una progresión de las transiciones de orden a orden (diamante a grafito) y de orden a desorden (diamante a amorfo) a intensidades de láser elevadas.
• Descubrió una nueva vía de grafitización en el plano cristalográfico (112) a altas intensidades, distinta de la grafitización común (111).
• Identificó una rica coexistencia de vías de transición de fase bajo irradiación láser intensa.

Conclusiones:

• La irradiación láser intensa revela una compleja interacción de los mecanismos de transición de fase en el diamante.
• Una nueva vía de grafitización plana (112) amplía la comprensión del control láser ultrarrápido sobre las fases del material.
• Esta investigación amplía el alcance de los nuevos estados de la materia alcanzables a través de transiciones de fase fotoinducidas.