美国奥本大学物理系研究团队11月14日宣布，他们用超快激光脉冲在一种量子晶体内部造出了纳秒级的微观电荷有序排列。这解开了该材料电极化起源的谜题。谜题已持续数十年。
谁做的这项研究
研究由托马斯与让·沃尔特讲席副教授金文灿与研究生穆罕默德·坎迪尔领导完成。成果被《物理评论快报》选为编辑推荐论文。
实验怎么做
研究人员用的是特殊改性的钛酸锶量子铁电金属单晶。晶体由日本产业技术综合研究所合作制备。奥本大学团队花了近一年搭建高灵敏度激光光学测量系统。
他们测量晶体对入射激光的极化响应。测量证实，微观电极化纳米区在降温前就已存在。飞秒激光能在室温下把原本杂乱取向的电荷纳米区整齐排列。这个过程只用一万亿分之一秒，即一皮秒。
结果意味着什么
这项突破首次证实，纯光学手段可以在超快时间尺度调控量子金属内部的电极化状态。科研媒体ScienceDaily在11月14日的报道中指出，科学家发现了如何用激光闪光组织晶体内部的微小带电区域。这解开了关于该材料行为长达数十年的谜题。
这种瞬态光控有序性只持续一万亿分之一秒。它为开发基于皮秒响应速率的下一代超快光电存储与信息处理芯片提供了新的物理验证路径。
下一步做什么
奥本大学实验团队正进一步利用该激光操控平台，探究极化纳米区涨落对超导及其他奇异量子相变的影响。走向工业化器件应用仍需时间。该研究确立的超快光学调控范式正加速推动量子功能材料在光计算领域的底层探索。
