激子助力弗洛凯工程 开启量子材料新路径
2026-01-24 10:19
来源:冲绳科学技术大学院大学
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科学家们在量子材料研究领域取得重要进展,找到一条通往量子材料的新捷径。他们利用材料自身量子能量,发现无需强大激光,借助激子就能重新编程材料,让先进量子材料的制造和控制变得更易实现。

弗洛凯工程是物理学新兴领域,研究重复性影响如光,如何暂时改变材料内部电子行为,使常见物质呈现不寻常性质。但过去实验验证困难,主要局限在于需要极强光,高能级光易破坏材料且效果微弱。

冲绳科学技术大学院大学(OIST)和斯坦福大学领导的国际研究团队有了新发现。OIST飞秒光谱学研究室凯沙夫·达尼教授称,激子与材料耦合强度远高于光子,能实现强烈弗洛凯效应,还避免光带来的挑战,为未来奇异量子器件和材料开辟新途径。

弗洛凯工程技术被视为用普通半导体制造定制量子材料的可能途径。在量子材料中,电子有重复结构,光与晶体相互作用会移动能带,精确调节光可改变材料性质。但此前基于光的方法因光与物质耦合弱,需极高频率,易使材料汽化且效应短暂。

激子由半导体中电子跃迁形成,与周围结构相互作用强,携带振荡能量影响附近电子。论文合著者、罗马第二大学教授詹卢卡·斯特凡努奇解释,极少光就能产生足够密集激子群驱动杂化周期。

研究团队利用先进光谱技术,通过研究原子级薄半导体,区分光和激子影响,证实激子弗洛凯效果更强。

这一成果表明弗洛凯效应不局限于光基技术,还可利用其他玻色子粒子产生。激子弗洛凯工程能量需求低,为应用开辟道路。该研究共同第一作者大卫·培根博士称,已打开弗洛凯物理学应用大门,在创造和操控量子材料方面潜力巨大。

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