I ve zcela homogenních krystalech nacházíme odlišné oblasti. I když mají naprosto shodné uspořádání atomů neboli krystalovou strukturu, liší se jinou vlastností. Nejznámější jsou tzv. Weissovy domény, oblasti se shodně orientovanými magnetickými dipóly. Zodpovídají za ferromagnetismus některých látek a tím existenci permanentních magnetů, které všichni dobře známe.

Jiné zajímavé domény se liší vlnami nábojové hustoty (charge density waves). Ve většině krystalů je uspořádání záporného náboje (elektronů) rovnoměrné. U selenidu tantaličitého TaSe₂ a obdobných sloučenin v důsledku interakcí iontů a elektronů vytváří záporný náboj statické vlny s délkou nesouměřitelnou s žádnou periodou krystalové mřížky. Vlna nábojové hustoty je nepohyblivá, pevně elektrostatickými silami navázána na krystalovou mřížku. Slabé elektrické pole ji vychýlí. Utrhne a rozpohybuje ji jako celek až pole dostatečně silné, čímž náhle vzroste vodivost sloučeniny.

U sulfidu tantaličitého TaS₂ existuje dvojí uspořádání vln nábojové hustoty zvané α a β s odlišnou orientací vůči krystalové mřížce. Existují tudíž dva typy domén v jedné krystalové mřížce. Extrémně zajímavé je, že pomocí 80 femtosekund dlouhých záblesků laseru o vlnové délce 800 nm lze v homogenním systému s nábojovou vlnou hustoty α vytvořit domény β, takže vznikne smíšený α/β stav. Dalším stejným zábleskem β domény zrušíme a navrátíme původní homogenního α stav.

Na obrázku nahoře vidíme elektronové difrakční obrazce α domén při 300 K (A) a 40 K (B). Písmena C a D označují elektronové difrakční obrazce stavu α/β po řadě při stejných teplotách. Dole (E) je snímek povrchu krystalu sulfidu tantaličitého. Modrá označuje β doménu, načervenalá α doménu a žlutá přechodový stav. Kroužky označují místa dopadu elektronového svazku při difrakčních experimentech. Obrázek byl pořízen elektronovým mikroskopem (A.Zong et al., Ultrafast manipulation of mirror domain walls in a charge density wave, Science Advances 19 Oct 2018: Vol. 4, no. 10, eaau5501, CC BY-NC 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/).

„Při experimentech jsme studovali jiné jevy, takže nás překvapilo, když jsme shledali, že lze vytvářet a mazat rozhraní domén jediným světelným zábleskem. Skutečnost, že můžeme nastavovat vlastnosti materiálu tak jednoduchým způsobem, má zásadní význam. Tak zásadní, že může jít o významný pokrok při vytváření materiálů s přesně nastavenými vlastnostmi pomocí světla,“ komentuje objevy svého týmu Xijie Wang z americké SLAC National Accelerator Laboratory (Národní urychlovačová laboratoř SLAC). V úvahu přichází například nový typ počítačových pamětí.

Na obrázku vidíme experimentální uspořádání. Laser bliknul na monokrystal sulfidu tantaličitého a elektronový paprsek na základě difrakce určil rozložení hustoty náboje v krystalu (A.Zong et al., Ultrafast manipulation of mirror domain walls in a charge density wave, Science Advances 19 Oct 2018: Vol. 4, no. 10, eaau5501, CC BY-NC 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/).