带有激光器的量子材料揭示了原子的关系

时间：2022-06-12 15:25:06 来源：

Lex Kemper是NC州的物理副教授。他研究量子材料：具有漂亮物理性质的固体材料，使它们可用于计算或能源应用。

最近，Kemper在自然通信的纸上是在特定量子材料（三碲化铈或Cete3）中的相变，当它被驱逐出与超快激光脉冲的平衡时的相变。该项目由密歇根州立大学的研究人员领导，来自西北大学和阿隆纳国家实验室的其他贡献者。下面，克梅珀解释了研究团队所发现的，以及为什么重要。

阶段过渡是物理和化学的基本作品。例如，我们都熟悉不同的水阶段，但这种粒子系统的想法改变了它的样子以及如何在科学中真正无处不在。虽然我们知道水的结果改变成冰，但精确的过程导致了许多不同种类的冰：有时冰是透明的，其他时间没有，差异与你如何冻结它。因此，研究如何发生阶段转变如何达到基本物理学，以及两侧所产生的阶段。

在量子物理水平，同样的想法适用。当我们慢慢改变临界温度的温度时，我们可以看到系统的变化从一个状态到另一个状态;例如，我们可以看到材料变得艰难，就像我们可以看冰一样。但我们没有看到他们发生的原子水平的细节。在这项工作中，我们能够克服这个问题，然后打开一个窗口，进入原子如何从系统的一个阶段重新排列到原子（pic秒）时间尺度的另一个阶段。

在这项特殊的工作中，我们研究了Cete3。它是较大类材料的一部分，稀土三碲化物。如果在高温下看其原子结构，这种材料就像堆叠的正方形一样。随着温度降低，正方形变成矩形。有两个方向，这可能发生在（让他们打电话给他们a和b），但材料只能选择一个。哪一个取决于患有症的局部应力和由缺陷引起的物质中的菌株。

在实验中，我们使用超短激光激光脉冲来简要地将系统从其“A”矩形状态中取出，并观察其如何尝试改革。由于没有特别强的驱动力朝向矩形状态，因此系统形成A和B矩形。作为其中一个矩形（在PicoSecond原子时间尺寸）中占据主导地位，仍然存在“错误”状态的小水坑，这难以摆脱并持续为纳秒（100倍）。

这些结果告诉我们阶段变化如何发生的根本方面，这些材料的各个部分如何互相对齐他们的原子，使模式匹配，以及能量景观所发生的所有这些都发生了什么。

当我们知道Quantum材料以及如何在原子水平上改变他们的状态时发生了什么，我们可以使用该知识来开发新的和更好的设备，如MRI机器，更好的计算机内存。

参考：法兰周，Joseph Williams，Shuaishuai Sun，Shuaishuai Sun，Shuaishuai Sun，Christos D. Malliakas，Mercouri G.Kanatzidis，亚历山大F. Kemper和Chong-yu Ruan，1月25日，Malouri G.Kanatzidis，Shuaishuai Sun，Shouhouri G.Kanatzidis，Mercouri G.Kanatzidis。，Nature Communications.doi：
10.1038 / s41467-020-20834-5

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