Группа физиков из американского университета Вандербильта (Vanderbilt University) и национальных лабораторий Окриджа (Oak Ridge National Laboratory) и Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) обнаружила, что в сверхтонких слоях (в тысячу раз тоньше волоса), а также — в форме наночастиц, диоксид ванадия демонстрирует необычайное свойство — сверхбыстрого фазового перехода.
В таких масштабах диоксид ванадия может перейти из прозрачного диэлектрического состояния в состояние проводника с зеркальной поверхностью за время в одну десятитриллионную долю секунды.
За это время даже свет успевает пробежать менее одной десятой миллиметра. Так что это — самый быстрый фазовый переход в природе и, соответственно, самый быстрый оптический переключатель.
То, что диоксид ванадия может в определённых условиях переходить от прозрачного состояния в зеркальное (при переходе через границу температуры в 68 градусов Цельсия) — известно давно.
При добавлении же примесей эту границу можно смещать и создавать на этой базе различные полезные устройства.
Однако никто не знал, насколько быстро может происходить этот переход. В толстом слое диоксида ванадия этот эффект не работает. Но, как обнаружили физики, если толщина материала не превышает 100 нанометров, то он превращается в ультрабыстрый переключатель.
Его и можно использовать как оптический переключатель в компьютерных сетях. Только сначала нужно подробнее разобраться с механизмом такого переключения.
Пока же уже ясно — быстрота смены фазового состояния объясняется тем, что при переходе тяжёлые атомы ванадия почти не смещаются, атомы кислорода — смещаются очень мало — на доли ангстрема, а происходит, главным образом, некое перераспределение электронов.
Кстати, решётка из упорядоченных наночастиц диоксида ванадия способна проделывать со светом удивительные вещи — не только отражать или поглощать его, но и менять цвет в зависимости от ряда условий.
