神奇材料暗藏量子奥秘，或将彻底改变未来电子设备

由哥廷根大学牵头，与不伦瑞克、不来梅及弗里堡的研究团队合作开展的一项新研究表明，石墨烯的潜力可能更大。科学家首次在石墨烯中直接观测到了“弗洛凯效应”。这一发现解决了一个长期存在的科学问题：弗洛凯工程（一种利用光脉冲精准改变材料特性的技术）也可应用于石墨烯等金属和半金属量子材料。该研究成果发表在《自然·物理学》期刊上。

为探测这些效应，研究团队使用了飞秒动量显微镜，这种方法能让研究人员捕捉电子行为的极快速变化。研究人员用快速光脉冲照射石墨烯样品，然后用延迟脉冲观察电子在超短时间尺度内的反应。

该研究第一作者、哥廷根大学的马可·默博尔特博士表示：“我们的测量结果清楚地证明，石墨烯的光电子能谱中存在‘弗洛凯效应’。这表明弗洛凯工程在这些系统中确实有效，而且这一发现的潜力巨大。”他们的研究结果显示，弗洛凯工程在多种材料中均有效。这使科学家更接近在极短时间内利用激光脉冲塑造具有特定特性的量子材料的能力。

能够如此精准地调控材料，可能为未来的电子设备、计算机和高精尖传感器奠定基础。与斯特凡·马蒂亚斯教授共同领导哥廷根项目的马塞尔·罗伊策尔教授解释道：“我们的研究结果为利用光控制量子材料中的电子态开辟了新途径。这可能催生能够定向、可控地操纵电子的技术。”

罗伊策尔进一步表示：“特别令人兴奋的是，这也使我们能够研究拓扑特性。拓扑特性是一种特殊且非常稳定的性质，在开发可靠的量子计算机或未来新型传感器方面具有巨大潜力。”

这项研究得到了德国研究基金会（DFG）通过哥廷根大学“原子尺度能量转换控制”协同研究中心提供的资助。