В органических кристаллах на основе тетратиофульваленов, привлекающих в последнее время все большее внимание ученых, обнаружен переход в сегнетоэлектрическое состояние под действием света.

Соли с переносом заряда на основе тетратиофульваленов (TTF) привлекают все большее внимание как объекты, способные сочетать несколько функциональных свойств, обеспечивающих возможность управления электрическими параметрами с помощью внешних воздействий. Одной из наиболее замечательных особенностей этих солей является способность к замене "строительных блоков" - молекул кристаллической решетки, на фоточувствительные молекулы разных типов. Например, соли TTF-CA C₆H₄S₄- C₆Cl₄O₂ характеризуются дальним сегнетоэлектрическим порядком при температуре ниже 81 К. Оптическое возбуждение способно инициировать переход этих солей при температуре 81 К от низкотемпературного ферроэлектрического состояния к высокотемпературному нейтральному. Что особенно интересно, возбуждение светом одной молекулы приводит к переходам также и в соседних молекулах. Таким образом, возникают трехмерные домены новой фазы. Возбужденное состояние живет около 100 пс, в то время как возбужденное состояние одиночной молекулы сохраняется в течение примерно 1 мс. Возбуждение светом нелинейно - одного фотона достаточно для возникновения кооперативного фазового перехода в нескольких сотнях молекул.

Рис.1. Схематическое изображение нарушения симметрии при фазовом переходе (в центре). В нейтральном состоянии молекулы TTF (серые овалы) и СА (белые овалы) локализованы на местах с инверсионной симметрией (черные точки). В ионизированном состоянии процесс димеризации, показанный стрелками случается в основном вдоль оси контактов а. Одновременная потеря центра инверсии и винтовой оси соответствует появлению сегнетоэлектрического порядка.

Оказалось, что в этих кристаллах можно наблюдать и противоположное явление - переход в сегнетоэлектрическую фазу под действием света. В недавно проведенных экспериментах образцы солей охлаждали до 93 К (т.е. они находились в высокотемпературной нейтральной фазе) и производили их возбуждение импульсом синхротронного излучения длительностью 300 фс (длина волны - 800 нм). Процесс оптического возбуждения был синхронизирован с излучением рентгеновских импульсов, что давало возможность регистрировать рентгеновскую дифракционную картину и, таким образом, позволяло выявлять изменения структуры кристаллов под действием света. Как было показано, при фотовозбуждении происходит изменение симметрии кристалла, что свидетельствует о его переходе в сегнетоэлектрическое состояние. На рис.1 стрелками показаны перемещения молекул, которые наблюдаются при фотоиндуцированном фазовом переходе. О наличии дальнего порядка в фотовозбужденном состоянии свидетельствует и время жизни фотоиндуцированных дифракционных максимумов (порядка 500 пс), которое оказывается гораздо короче времени жизни возбужденного состояния одной молекулы.

Результаты экспериментов представляют интерес не только с чисто научной точки зрени, но и с точки зрения практических применений. Например, полученные результаты могут быть использованы для создания светоуправляемых переключателей и, возможно, для разработки технологических основ нового поколения ксероксов.

Источник информации - заметка Р.Моргунова в бюллетене ПерсТ, выпуск 10 за 2002 г.

Е.Онищенко.