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激光和纳米结构在室温下“孕育”出超固体

IP属地 中国·北京 环球网资讯 时间:2026-03-20 10:21:40

科技日报


科技日报记者 刘霞

超固体是一种曾被认为只能在接近绝对零度(-273℃)的极端环境中存在的量子态。在一项最新研究中,美国伦斯勒理工学院的科学家突破极限,在室温下成功“孕育”出这一奇特状态,这将助力量子研究翻开全新一页。相关论文发表于新一期《自然·纳米技术》杂志。

团队巧妙将高质量的钙钛矿半导体与精雕细琢的纳米结构结合,构建了一种混合纳米装置。当激光射入,光与物质交融,生成部分是光,部分是物质的名为“极化子”的混合粒子。这些粒子如同训练有素的士兵,会“联合行动”,凝聚成相干的量子流体。

在低激发功率下,这些极化子会凝聚成一种单一且均匀的状态。但随着注入能量增加,原本均匀的流体,会自发重组成条纹状的晶体结构,同时整个系统依然保持量子相干性——这正是超固体的标志性特征。这一过程充满随机性,每次实验,条纹图案都略有不同,证明它是自发涌现,而非外力强加形成。

这项突破不仅在于实现了室温超固体,也在于它将曾经需要庞大冷却设备的复杂实验,浓缩到一个芯片级的微型装置内。通过光学测量,研究人员能实时捕捉量子相变的瞬间,直接观察不同状态的自发形成。

由于超固体涉及多模式相干光发射,其有望催生新型激光器。动态控制这些光模式,还能为光学计算与信息处理带来革新。

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