美国首次观察到光子同材料内电子的耦合.doc

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1、美国首次观察到光子同材料内电子的耦合科技日报讯据美国每日科学网站10月24日报道，美国科学家们成功地让光子和拓扑绝缘体表面的电子相互耦合，并对这种耦合情况进行了观测，理论学家们此前曾预测过这类耦合,但这是科学家首次捕捉到这种耦合。发表在最新一期《科学》杂志上的该研究，将有助于科学家们通过光来改变某些材料的电学属性或制造出电学属性可以被实时“调谐”的新材料。此前，瑞士物理学家、1952年诺贝尔物理学奖获得者费利克斯•布洛赫首次提出，电子在晶体内会采用一种不断重复的有规则的模式移动，移动模式受晶格周期性结构的控制

2、。光子是拥有独特规则频率的电磁波，它们同材料间的相互作用会导致弗洛凯状态。因此，电子和光子相互“纠缠”就会生成一•种在吋间和空间上都具有周期性的量子一力学混合状态，被称为弗洛凯一布洛赫状态。在实验屮，该研究的主要作者、麻省理工学院物理学副教授努哈•戈迪科领导的研究团队朝一块拓扑绝缘体发射了屮红外激光飞秒脉冲，并使用他们专门制造出的高速照相设备——电子分光仪扌H下了来自激光脉冲的光子同绝缘体表面的电子间的相互作用，从而首次证实了电子和光子间的弗洛凯一布洛赫状态在晶体内的存在。而且，他们还发现，当光子的偏振方向改

3、变时，会有多种不同类型的混合状态出现。戈迪科说，最新研究表明，科学家们仅仅通过改变激光束的偏振方向，就可以对材料的屯学属性进行修改，比如让其从半导体变成导体。另外，在某些情况下,光能改变材料的行为，但只在光被材料吸收时才会发生，血在最新实验屮，光没有被材料吸收，因此在改变物质属性时并不会产生发热等其他效应。戈迪科表示，或许他们还需要一段吋间对其可能的应用进行评估。但他认为，最新研究将有助于科学家们对材料进行工程处理让其具有某些特定的功能，“假如你想让某种材料具有某种特征，比如导电或透明，H前我们需要使用化学方

4、法做到这一点,但借用新方法，我们只需要用光照射物质就可以做到。”最实用的一个例子是打开制造计算机芯片和太阳能电池材料的带隙。研究人员还表示，尽管实验屮使用的是基本的拓扑绝缘体硒化钮晶体，但这一方法或许也适用于石墨烯等其他材料。科技日報訊據美國每日科學網站10月24日報道，美阈科學傢們成功地讓光子和拓撲絕緣騁表面的電子相互耦合，並對這種耦合情況進行瞭觀測，理論學傢們此前曾預測過這類耦合,但這是科學傢首次捕捉到這種耦合。發表在最新一期《科學》雜志上的該研究，將有助於科學傢們通過光來改變某些材料的電學屬性或制造出電

5、學屬性可以被實時“調諧”的新材料。此前，瑞士物理學傢、1952年諾貝爾物理學獎獲得者費利克斯•佈洛赫首次提出，電子在晶體內會采用--種不斷重復的有規則的模式移動，移動模式受晶格周期性結構的控制。光子是擁有獨特規則頻率的電磁波，它們同材料間的相互作用會導致弗洛凱狀態。因此電子和光子相互“糾纏”就會生成一種在時間和空間上都具有周期性的量子一力學混合狀態，被稱為弗洛凱一佈洛赫狀態。在實驗小，該研究的主要作者、麻省理工學院物理學副教授努哈•戈迪科領導的研究團隊朝一塊拓撲絕緣體發射瞭屮紅外激光飛秒脈沖，亚使用他們專門制

6、造出的高速照相設備——電子分光儀拍下瞭來h激光脈沖的光子同絕緣體表而的電子間的相互作用，從而首次證實瞭電子和光子間的弗洛凱一佈洛赫狀態在晶體內的存在。而且，他們還發現，當光子的偏振方向改變時，會有多種不同類型的混合狀態出現。戈迪科說，最新研究表明，科學傢們僅僅通過改變激光束的偏振方向，就可以對材料的電學屬性進行修改，比如讓其從半導體變成導體。另外，在某些情況下,光能改變材料的行為，但隻在光被材料吸收時才會發牛，而在最新實驗屮，光沒有被材料吸收，因此在改變物質屬性時並不會產生發熱等其他效應。戈迪科表示，或許他們

7、還需要一段時間對其可能的應用進行評估。但他認為，最新研究將有助於科學傢們對材料進行工程處理讓其具有某些特定的功能，“假如你想讓某種材料具有某種特征，比如導電或透明，口前我們需要使用化學方法做到這一點，但借用新方法，我們隻需要用光照射物質就可以做到。”最實用的一個例子是打開制造計算機芯片和太陽能電池材料的帮隙。研究人員還表示，盡管實驗屮使用的是基本的拓撲絕緣體硒化鈍晶體，但這一方法或許也適用於石墨烯等其他材料。