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瞬间激光冲击材料产生全新物

2019年11月20日16:20 环球解密

    物理常识告诉我们,自然界物体在需要最低能量维持的状态下,内部粒子的排列处于有序的状态,一旦增加能量改变状态后,内部粒子的排列就不那么有序。然而新一份研究发现,在极其短暂的激光冲击后,一种材料居然呈现一种更有序的新物态。

    比如冰块,内部粒子呈现美丽的冰晶态,加热化成水后,内部粒子成了杂乱无章的排列状态。

    这份新研究中,物理学家观察到了完全相反的情况:当三碲化镧(LaTe₃)受到瞬间的激光冲击(不到1皮秒)后,这种材料中的电荷密度波(CDW)模式就会变成一种全新的、更加有序的状态,而非预期的无序状态。

    不过这种新的状态只维持几个皮秒就消失了,又恢复到原来的状态。这意味着新状态受到原来状态的压制。

    科学家之前从未在这种材料中观测到这种状态。研究者之一麻省理工学院(MIT)的格迪克(Nuh Gedik)说:“这很不寻常。多数情况下,向材料增加能量将减低粒子的有序度。”

    “看起来这两种CDW模式在竞争,当一种出现的时候,另一种消失。我想这显示了一种很重要的概念——相位竞争。”

    研究者认为,这意味着很多材料中都有我们不知道的物态,只是因为受到较强物态的压制而无法显现。如果能找到办法压制主导物态,就能实现物态的开关控制。格迪克说,这在一些信息处理过程中将有重要用途。

    合作研究者科加(Anshul Kogar)说,压制物态的可能性有助于发现各种材料中不为人知的新的特性,打开全新的研究领域。

    这份研究由麻省理工学院、哈佛大学、斯坦福大学和阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)联合完成,近期发表在《自然-物理学》(Nature Physics)期刊上。

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