某些材料具有隐藏的理想特性，就像你用手电筒在黑暗中看东西一样，科学家可以用光来揭示这些特性。
加州大学圣地亚哥分校的研究人员使用一种先进的光学技术来了解更多关于一种叫做Ta的量子材料的信息。2NiSe5。他们的作品发布在《自然材料》杂志上。
材料可以通过不同的外部刺激受到扰动，通常伴随着温度或压力的变化;然而，由于光是宇宙中速度最快的物质，材料将对光学刺激做出非常快速的反应，从而揭示出原本会隐藏的特性。
“从本质上讲，我们将激光照射在材料上，这就像定格摄影一样，我们可以逐步跟踪该材料的某种特性，”物理学教授理查德·阿韦里特说，他领导了这项研究，并且是该论文的作者之一。“通过观察组成粒子如何在该系统中移动，我们可以梳理出这些非常棘手的特性。
该实验由主要作者Sheikh Rubaiat Ul Haque进行，他于2023年毕业于加州大学圣地亚哥分校，现在是斯坦福大学的博士后学者。他和Averitt实验室的另一名研究生Yuan Zhang一起改进了一种称为太赫兹时域光谱的技术。这种技术使科学家能够在一定频率范围内测量材料的特性，而哈克的改进使他们能够获得更广泛的频率范围。
这项工作基于该论文的另一位作者，苏黎世联邦理工学院教授尤金·德姆勒创建的理论。Demler和他的研究生Marios Michael提出了一个想法，即当某些量子材料被光激发时，它们可能会变成放大太赫兹频率光的介质。这促使Haque及其同事仔细研究了TNS的光学特性。
当电子被光子激发到更高的水平时，它会留下一个空穴。如果电子和空穴结合，就会产生激子。激子也可能形成凝聚态——当粒子聚集在一起并表现为单个实体时，就会发生这种状态。哈克的技术以Demler的理论为后盾，并使用马克斯普朗克物质结构和动力学研究所Angel Rubio小组的密度泛函计算，该团队能够观察到异常的太赫兹光放大，从而揭示了TNS激子凝聚态的一些隐藏特性。
凝聚态是一种定义明确的量子态，使用这种光谱技术可以使它们的一些量子特性印在光上。这可能对利用量子材料的纠缠光源的新兴领域产生影响。
“我认为这是一个广阔的领域，”哈克说。“Demler的理论可以应用于一系列具有非线性光学特性的其他材料。通过这种技术，我们可以发现以前从未探索过的新光诱导现象。
