美國奧本大學物理系研究團隊11月14日宣佈，他們用超快激光脈衝在一種量子晶體內部造出了納秒級的微觀電荷有序排列。這解開了該材料電極化起源的謎題。謎題已持續數十年。
誰做的這項研究
研究由托馬斯與讓·沃爾特講席副教授金文燦與研究生穆罕默德·坎迪爾領導完成。成果被《物理評論快報》選爲編輯推薦論文。
實驗怎麼做
研究人員用的是特殊改性的鈦酸鍶量子鐵電金屬單晶。晶體由日本產業技術綜合研究所合作製備。奧本大學團隊花了近一年搭建高靈敏度激光光學測量系統。
他們測量晶體對入射激光的極化響應。測量證實，微觀電極化納米區在降溫前就已存在。飛秒激光能在室溫下把原本雜亂取向的電荷納米區整齊排列。這個過程只用一萬億分之一秒，即一皮秒。
結果意味着什麼
這項突破首次證實，純光學手段可以在超快時間尺度調控量子金屬內部的電極化狀態。科研媒體ScienceDaily在11月14日的報道中指出，科學家發現瞭如何用激光閃光組織晶體內部的微小帶電區域。這解開了關於該材料行爲長達數十年的謎題。
這種瞬態光控有序性只持續一萬億分之一秒。它爲開發基於皮秒響應速率的下一代超快光電存儲與信息處理芯片提供了新的物理驗證路徑。
下一步做什麼
奧本大學實驗團隊正進一步利用該激光操控平臺，探究極化納米區漲落對超導及其他奇異量子相變的影響。走向工業化器件應用仍需時間。該研究確立的超快光學調控範式正加速推動量子功能材料在光計算領域的底層探索。
