好消息!科學家用超短雷射脈衝撞擊晶體發現物質「隱藏狀態」!

2021-01-18 遨遊世界科學

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好消息!科學家用超短雷射脈衝撞擊晶體意外發現物質「隱藏狀態」!

據了解,該晶體是一種叫做三碲化鑭的晶體物質,這種物質由一個鑭原子和三個碲原子組成。物理學家們用超短雷射脈衝衝擊該晶體後,發現了藏在晶體內物質的新狀態。科學家認為超短的雷射脈衝改變了電子穿過晶體的方式,改變了電荷密度波的狀態,這種改變足以將其轉化為一種全新的物質狀態。

電荷密度波

什麼是電荷密度波呢?我們知道在大多數物質中,電子分布相當均勻。但如果在非常低的溫度下,三碲化鑭會形成低電子密度的空穴和高電子密度的空穴。這些空穴被組織成一種與水晶體層指向同一方向的平面模式。物理學家稱這種模式為電荷密度波。

專家們表示,通常,要改變材料的相位,我們可以用化學變化、壓力或磁場。在這項工作中,我們利用雷射做出了這些改變。而這種能量的爆發通常會使物質的內部原子結構順序變得錯亂,在這種情況下,雷射似乎把晶體移動到一個罕見的高階狀態。而三碲化鑭晶體經過雷射衝擊之後自然形成了一層結構,在這個分層的結構中我們發現了一個不同尋常的圖案。

但是,如果用不到萬億分之一秒長的雷射照射晶體,電荷密度波就會急劇地而且非常短暫地改變方向—,並垂直於它最初流動的方向,這是物理學家發現的物質的新階段。從理論上講,物質在雷射照射後出現的新相一直作為一種潛在的可能性存在於晶體中,只不過雷射壓制了主導相位,使得隱藏的物質狀態(即相位)出現。當雷射的作用減弱時,原來的相位就恢復了。研究人員稱這兩種狀態為晶體中的「競爭狀態」。

研究人員還表示,可能還有其他的競爭狀態隱藏在其他晶體物質中。它們也可能被雷射發現。假以時日,他們可能會發現利用閃爍雷射操縱材料的新方法。

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