来自欧洲XFEL的国际研究团队与来自柏林马克斯·伯恩研究所、柏林大学和汉堡大学、东京大学、日本国立先进工业科学技术研究所、荷兰拉德堡德大学、伦敦帝国理工学院和汉堡超快成像中心的同事一起，提出了强相关固体的超快多维光谱学的新思路。
这项工作现已发布在Nature Photonics上。
在强相关系统中，由几飞秒脉冲触发的金属-绝缘体相变，导致态密度发生剧烈变化，发生在不到1飞秒的时间内。
“强相关固体是复杂而迷人的量子系统，其中经常出现新的电子态，特别是当它们与光相互作用时，”汉堡大学和Eu-XFEL的Alexander Lichtenstein说。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，都挑战了我们对微观世界的基本理解，并为许多令人兴奋的应用提供了机会，从材料科学到信息处理再到医学：例如，超导体被 MRI 扫描仪使用。
这就是为什么理解强相关材料中产生的不同电子态的层次结构和相互作用非常重要的原因。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有关。相变是从一阶段到下一阶段不平滑发展的转变，但可能会突然而迅速地发生，特别是当材料与光相互作用时。
在这种转变过程中，电荷和能量流动的途径是什么?它发生的速度有多快?光可以用来控制它并塑造电子相关性吗?光能否使材料进入在通常情况下不会发现的状态?这些类型的问题可以通过强大而灵敏的设备来解决，例如X射线激光器，例如汉堡附近Schenefeld的欧洲XFEL，以及阿秒科学的现代光学工具。
在他们的工作中，国际团队现在提出了一种全新的方法，可以监测和破译由短激光脉冲触发的超快电荷运动，该脉冲照亮了强相关系统。他们开发了一种超快多维光谱学的变体，利用了对多种颜色的光如何添加形成超短激光脉冲的阿秒控制。该光谱学提供的亚周期时间分辨率显示了不同电子构型之间的复杂相互作用，并表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，即在不到千分之一秒的时间内发生。
“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Max Born研究所和柏林工业大学的Olga Smirnova说，他是汉堡超快成像中心的Mildred Dresselhaus奖获得者，“因此，我们开发了一种关键工具，用于访问相关固体中新的超快现象。
