Um cristal transparente pode criar sozinho, no interior da sua matéria, uma surpreendente rede microscópica. Assemelha-se a um tecido cujos fios se cruzam passando uns por cima dos outros. Melhor ainda, algumas partes podem ser reorganizadas com um laser. Este comportamento poderá um dia servir para manipular ou armazenar informação com a luz.
O material estudado chama-se KTN:Li. Contém nomeadamente potássio, tântalo, nióbio e lítio. A sua particularidade manifesta-se quando arrefece suficientemente. Pequenas zonas do cristal adotam então, cada uma, uma orientação elétrica particular. Os físicos chamam a essas zonas «domínios».
Desembaraçamento induzido por laser da estrutura do "domínio".
Para fazer surgir a rede, a equipa arrefeceu lentamente o cristal. A mudança ocorre em torno de 292 K, ou seja, cerca de 19 °C. Cerca de 2 °C mais abaixo, portanto por volta de 17 °C, os domínios começam a assumir uma forma invulgar. Em vez de simplesmente permanecerem lado a lado, formam filamentos que se entrecruzam nas três dimensões do cristal.
O resultado evoca realmente uma tecelagem a uma escala minúscula.
Em cada cruzamento, um filamento pode passar por cima ou por baixo de outro. A organização não é idêntica em todo o lado e não segue um padrão perfeitamente repetido. Se o cristal for aquecido e depois arrefecido novamente, surge um outro arranjo. Em contrapartida, uma vez formada a rede e mantida a temperatura, a sua estrutura permaneceu estável durante as experiências, até seis horas.
Para verificar que os filamentos não davam apenas uma ilusão de cruzamento numa imagem plana, os cientistas observaram diferentes profundidades do cristal. Assim, reconstituíram a rede em três dimensões. Outras medições permitiram determinar como as diferentes zonas estavam orientadas eletricamente e como se ligavam entre si.
Esta maneira de se entrelaçar ajuda a rede a permanecer no lugar. Para modificar uma parte, não basta que ela mude ligeiramente de orientação: alguns cruzamentos têm também de ser desfeitos. A própria forma da rede confere-lhe, portanto, uma certa estabilidade. Em física, este tipo de resistência ligada à organização geométrica é chamado «proteção topológica».
Esta estabilidade não impede, no entanto, que se atue sobre o cristal. Os investigadores utilizaram um laser verde com comprimento de onda de 514 nm. Ao visar uma pequena zona, conseguiram desfazer localmente alguns entrelaçamentos e reorganizar os domínios. Um laser infravermelho de 1040 nm não provocou o mesmo efeito. Nenhum dano irreversível do cristal foi detetado durante estas observações.
Poder conservar uma organização estável e depois modificá-la com precisão usando a luz interessa, nomeadamente, à investigação sobre memórias fotónicas. Nestes dispositivos, a luz participaria no armazenamento ou no processamento da informação. Os autores preveem também investigações sobre sistemas inspirados em redes neuronais. Por enquanto, trata-se de um fenómeno observado em laboratório: o próximo passo consiste em aprender a criar e a controlar estas redes de forma suficientemente precisa para as transformar num verdadeiro dispositivo.