相关系统中的超快激发

发布时间：2024-01-26 16:47:00 栏目：生活

导读 来自欧洲 XFEL 的国际研究团队与柏林马克斯玻恩研究所、柏林大学和汉堡大学、东京大学、日本国家先进工业科学技术研究所 (AIST)、荷兰拉

来自欧洲 XFEL 的国际研究团队与柏林马克斯玻恩研究所、柏林大学和汉堡大学、东京大学、日本国家先进工业科学技术研究所 (AIST)、荷兰拉德堡德大学的同事一起，伦敦帝国理工学院和汉堡超快成像中心提出了强相关固体超快多维光谱的新想法。该工作现已发表在《Nature Photonics》上。



汉堡大学和 Eu-XFEL 的 Alexander Lichtenstein 表示：“强关联固体是复杂而迷人的量子系统，其中经常会出现新的电子态，尤其是当它们与光相互作用时。” 强相关材料，包括高温超导体、某些类型的磁性材料和扭曲量子材料等，都挑战我们对微观世界的基本理解，并为从材料科学到信息处理再到医学的许多令人兴奋的应用提供了机会：例如，核磁共振扫描仪使用超导体。

这就是为什么了解强相关材料中出现的不同电子态的层次结构和相互作用非常重要。同时，它挑战了我们的实验和理论工具，因为这些状态之间的转换通常与相变相关。相变是一种从一个阶段到下一阶段并不顺利发展的转变，而是可能突然快速发生，特别是当材料与光相互作用时。

在这种转变过程中，电荷和能量流的路径是什么?它发生的速度有多快?可以用光来控制它并塑造电子关联吗?光能否使材料进入一种在通常情况下不会出现的状态?这些类型的问题可以通过强大而灵敏的设备(例如位于汉堡附近谢内费尔德的欧洲 XFEL)以及阿秒科学的现代光学工具(1 阿秒 = 10 -18 秒或十亿分之一秒)来解决。十亿分之一秒的一部分。在一阿秒内，光传播的距离不到百万分之一毫米)。

在他们的工作中，国际团队现在提出了一种全新的方法，可以监测和破译短激光脉冲照射强相关系统所触发的超快电荷运动。他们开发了一种超快多维光谱学的变体，利用阿秒控制多种颜色的光如何相加形成超短激光脉冲。该光谱提供的子周期时间分辨率显示了不同电子配置之间复杂的相互作用，并证明从金属态到绝缘态的相变可以在不到飞秒的时间内发生，即不到千万亿分之一。第二。

“我们的研究结果开辟了一种研究和特别影响强相关材料中超快过程的方法，这超越了以前的方法，”来自马克斯波恩研究所和柏林工业大学的奥尔加·斯米尔诺娃(Olga Smirnova)说道，她是汉堡超快成像中心米尔德里德·德雷塞尔豪斯奖的获得者，“因此，我们开发了一种关键工具，用于研究相关固体中的新超快现象。”