在二維材料和拓?fù)洳牧系?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=量子',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_1">量子材料的研究中，光和物質(zhì)的相互作用起著重要的作用。它不僅是研究材料處于平衡態(tài)時的物理特性的重要探測手段，更為重要的是，脈沖激光激發(fā)還可以作為一種物態(tài)調(diào)控新手段。利用光激發(fā)可誘導(dǎo)或“衍生”出平衡態(tài)所不具有的新奇物態(tài)，進(jìn)而在超快（皮秒甚至飛秒）時間尺度上實現(xiàn)量子材料的物性調(diào)控。近期，清華大學(xué)物理系周樹云教授及合作者受邀撰寫量子材料中光誘導(dǎo)的新奇物理效應(yīng)的綜述文章，評述該領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展及實驗的挑戰(zhàn)，并展望該研究領(lǐng)域的重要發(fā)展機遇。 R|`}z"4C  
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近十年來，二維材料和拓?fù)洳牧系难芯坎粌H得到了快速的發(fā)展，而且對其物理特性的研究及物態(tài)的調(diào)控逐漸從平衡態(tài)（穩(wěn)態(tài)）拓展到非平衡態(tài)（瞬態(tài)）。這個領(lǐng)域的快速發(fā)展一方面得益于高質(zhì)量二維材料及異質(zhì)結(jié)的制備、拓?fù)湫虏牧系陌l(fā)現(xiàn)及對光與物質(zhì)相互作用物理機制的理解，另一方面也與基于泵浦-探測手段的多種超快時間分辨實驗技術(shù)的發(fā)展密不可分。尤其是超快時間分辨角分辨光電子能譜(TrARPES)、超快時間分辨X射線衍射(TrXRD)、超快電子衍射(UED)、超快光學(xué)和超快時間分辨輸運等前沿實驗技術(shù)的發(fā)展使得瞬態(tài)電子結(jié)構(gòu)、晶格結(jié)構(gòu)和物性的探測成為可能，從而為在超快時間尺度上捕捉非平衡態(tài)動力學(xué)及實現(xiàn)瞬時物態(tài)調(diào)控提供了前所未有的機會。 }wz )"  
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光和物質(zhì)的相互作用可在二維材料和拓?fù)洳牧现姓T導(dǎo)出諸多新奇物理效應(yīng)（見圖1）。利用光具有的周期性電場的特點，通過光與物質(zhì)的相互作用，人們可以瞬態(tài)調(diào)控其電子結(jié)構(gòu)（簡稱弗洛凱工程，F(xiàn)loquet engineering），進(jìn)而改變其拓?fù)涮匦裕换蛘咴谠�本非拓�(fù)涞牟牧现姓T導(dǎo)出瞬態(tài)拓?fù)鋺B(tài)（圖1a）。通過光與量子材料中多種準(zhǔn)粒子自由度的耦合，進(jìn)而改變其能量景貌，可以誘導(dǎo)出瞬態(tài)相變，例如光誘導(dǎo)的超導(dǎo)和電荷密度波等新奇物態(tài)（圖1b）。光和物質(zhì)的相互作用還可以用來探測和操控材料中的贗自旋和谷等各種量子自由度（圖1c），為未來電子器件的發(fā)展提供新的思路。此外，光和物質(zhì)的相互作用也成為了探測材料拓?fù)湫再|(zhì)的強有力方法，其與材料拓?fù)湎辔坏鸟詈峡僧a(chǎn)生新奇的光學(xué)線性和非線性響應(yīng)（圖1d）。 3Cq17A 9  
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近年來，量子材料的光致新奇物理效應(yīng)的研究得到快速的發(fā)展，但是與大量的理論預(yù)言相比，當(dāng)前量子材料的非平衡態(tài)物理和瞬態(tài)調(diào)控的實驗研究仍處于關(guān)鍵發(fā)展階段。一方面，實驗研究仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)，但是同時這個領(lǐng)域也蘊含著取得重大實驗突破的機遇。把量子材料的研究拓展到非平衡態(tài)不僅具有重要的科學(xué)意義，同時也擁有廣闊的應(yīng)用前景。在皮秒甚至飛秒的時間尺度上實現(xiàn)量子材料的物態(tài)調(diào)控，對于未來新一代高速、新機制器件的研發(fā)意義重大。 ,:j^EDCsaJ  
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該工作以“二維材料和拓?fù)洳牧瞎庹T導(dǎo)衍生現(xiàn)象”(Light- induced emergent phenomena in2D materials and topological materials)為題于11月9日在線發(fā)表在《自然評論：物理》（Nature Reviews Physics）。清華大學(xué)物理系博士研究生鮑昌華為文章第一作者，清華大學(xué)物理系周樹云教授、北京大學(xué)量子科學(xué)材料中心孫棟教授和北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院湯沛哲教授為文章的共同通訊作者。該工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、北京未來芯片技術(shù)高精尖創(chuàng)新中心和北京自然科學(xué)基金的支持。 FX 0
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論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s42254-021-00388-1