哥廷根大学 艺术家对光脉冲控制的硅晶体上铟原子相变的印象
荣誉:缪拉·西维斯博士 “飞秒化学”的目标是用短暂的闪光来记录和控制化学反应
使用连续的激光脉冲，可以精确地激发原子键，并根据需要断开
到目前为止，这已经在选定的分子中得到证实
哥廷根大学和马克斯·普朗克生物物理化学研究所的研究人员现在已经成功地将这一原理转移到固体上，控制其表面的晶体结构
研究结果发表在《自然》杂志上
由简·格里特·霍斯特曼和克劳斯·罗珀教授领导的研究小组将一层极薄的铟蒸发到硅晶体上，然后将晶体冷却到-220摄氏度
当铟原子在室温下在表面形成导电金属链时，它们在如此低的温度下自发地重新排列成电绝缘的六边形
这一过程被称为金属和绝缘两相之间的转变，可以通过激光脉冲进行切换
在他们的实验中，研究人员然后用两个短激光脉冲照射冷表面，然后立即用电子束观察铟原子的排列
他们发现激光脉冲的节奏对表面转换成金属状态的效率有很大的影响
这种效应可以用原子在表面的振动来解释，正如第一作者简·格里特·霍斯特曼所解释的那样:“为了从一种状态到达另一种状态，原子必须向不同的方向运动，这样做就可以克服某种障碍，类似于坐过山车
然而，单个激光脉冲是不够的，原子只是来回摆动
但就像摇摆运动一样，在适当的时候，第二个脉冲可以给系统提供足够的能量，使转换成为可能
“在他们的实验中，物理学家观察到了原子的几种振荡，它们以非常不同的方式影响着转换
他们的发现不仅有助于对快速结构变化的基本理解，也为表面物理开辟了新的视角
“我们的结果展示了在原子尺度上控制光能转换的新策略，”哥廷根大学物理系的罗珀说，他也是马克斯·普朗克生物物理化学研究所的主任
“利用激光脉冲序列有针对性地控制固体中原子的运动，也有可能创造出以前无法获得的具有全新物理和化学性质的结构
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