筑波大学 OSE遵循的近共振光激发方案
(左)带能隙EgEg的p带(红色实线)和s带(蓝色实线)的原始能量分配
(中)随着频率为ωω和恒定电场FxFx的连续波激光的应用，OSE在一对光修饰带s(n1)s(n1)和p(n)之间引起Rabi频率ωRωR的准能量分裂，其中n=0，1n=0，1
(右)随着FxFx的进一步增加，p(1)和s(1)s(1)的一对带发生反交叉反转
波段交叉发生在某个FxFx，如虚线所示
信用:科学报告(2021)
DOI: 10
1038/s 14598-021-82230-3 筑波大学的科学家证明了当某些被称为“拓扑绝缘体”的材料被激光束照射时，电子可以像无质量一样运动
这项工作可能会产生一种新的高效电子器件和光子晶体
传统的电子设备主要依靠硅晶体
从构成流经这些材料的电信号的电子的角度来看，这些系统是如此之大，以至于实际上是无穷无尽的
这使得大多数电子结构类似于“整体”无限重复晶格的数学解
然而，固态物理学的最新进展指出了“拓扑绝缘体”的可能性，拓扑绝缘体是通常是电绝缘体的材料，但其状态存在于材料的边缘
这些由从物质到空白空间的突然转变所产生的表面状态具有特殊的性质，例如防止被无序破坏，就像其他电子状态可能发生的那样
在某些情况下，电子可以自由移动，就好像它们根本没有质量一样
尽管拓扑状态很有趣，但关于如何产生它们以及它们的行为还有很多未知
现在，筑波大学的一个研究小组已经使用理论计算来预测激光激发拓扑绝缘体时可能形成的电子状态
这有助于填补我们对这些材料的知识空白，因为经验数据很难获得
研究人员能够证明，电子开始呈现无质量状态的狄拉克状态可以通过这种方式产生
“关于非平衡拓扑态的实验仍然很少，尽管它们有潜力提供一个新的平台来创造意想不到的无质量狄拉克态，”资深作者日野健一说
研究小组能够解释他们的发现是由于在高对称点产生了四倍的偶然退化
“我们希望我们的工作将加速拓扑绝缘体的研究过程，”日野教授说
这个项目的结果可能有助于为基于这些材料的更少能源浪费的新计算机系统铺平道路
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