近日，加州理工學(xué)院物理學(xué)教授謝漢強(qiáng)（David Hsieh）團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志發(fā)表了一項(xiàng)新研究，介紹如何在不產(chǎn)生多余的破壞性熱量的前提下，使用激光快速改變材料特性。

光學(xué)工程指利用激光快速和暫時(shí)地改變材料特性，例如將窗玻璃變成鏡子，或靠光而非電子運(yùn)行的超高速計(jì)算機(jī)。光學(xué)工程要克服的難題是激光會(huì)在材料中產(chǎn)生過多熱量。改變材料特性所需的激光是非常強(qiáng)大的，很難不加熱和損壞材料。

研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是讓材料受到非常強(qiáng)烈的激光照射，且盡量不吸收光。研究團(tuán)隊(duì)精確調(diào)整激光的頻率，使其明顯改變材料的特性，卻不會(huì)帶來不必要的熱量。他們找到一種理想的半導(dǎo)體材料：錳磷三硫化物，在大量紅外頻率內(nèi)只吸收少量光。使用強(qiáng)烈的紅外激光脈沖，每個(gè)脈沖持續(xù)約10^-13秒，以迅速改變材料內(nèi)部電子的能量。在某些顏色的光照射下，錳磷三硫化物從不透明的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨韧该鞯臓顟B(tài)，且材料性質(zhì)改變的過程是可逆的，當(dāng)激光關(guān)閉時(shí)，該材料立即回到其初始狀態(tài)。新工藝中使用的無熱操作被稱為“相干光學(xué)工程”。該方法之所以有效，是因?yàn)楣飧淖兞税雽?dǎo)體中電子的能級(jí)差異（稱為帶隙band gap）。

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