折射率——电磁辐射在介质中的速度与其在真空中的速度之比——可以被足够快地调制，以在光谱的近可见部分产生光子时间晶体（PTC），一项发表在《科学》杂志上的新研究《纳米光子学》杂志展示了这一点。该研究的作者认为，在光学领域维持 PTC 的能力可能会对光科学产生深远的影响，从而在未来实现真正颠覆性的应用。
PTC 是折射率随时间快速上升和下降的材料，是光子晶体的时间等效物，其中折射率在空间中周期性振荡，导致例如贵重矿物和昆虫翅膀的虹彩。
仅当折射率能够与相关频率的电磁波的单个周期一致上升和下降时，PTC 才是稳定的，因此，毫不奇怪，迄今为止在电磁频谱的最低频率端观察到 PTC：与无线电波。
在这项新研究中，以色列海法以色列理工学院的主要作者 Mordechai Segev 与美国印第安纳州普渡大学的 Vladimir Shalaev 和 AlexndraBoltasseva 及其团队合作，发送了极短（5-6 飞秒）的脉冲波长为 800 纳米的激光穿过透明导电氧化物材料。
这导致了折射率的快速变化，这是使用波长稍长（近红外）的探测激光束进行探索的。当材料的折射率恢复到正常值时，探测光束迅速红移（即波长增加），然后蓝移（波长减小）。
每次折射率变化所需的时间都很短（不到 10 飞秒），因此在形成稳定 PTC 所需的单个周期内。
塞格夫说：“晶体中被激发到高能量的电子通常需要十倍以上的时间才能弛豫回到基态，许多研究人员认为我们在这里观察到的超快弛豫是不可能的。” “我们还不清楚它是如何发生的。”
合著者 Shalaev 进一步表示，如此处所示，在光学领域维持 PTC 的能力将“开启光科学的新篇章，并实现真正颠覆性的应用”。然而，我们对这些可能是什么知之甚少，就像 20 世纪 60 年代的物理学家对激光的可能应用了解一样。
