2 月 18 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，人們可以想象一下，窗戶可以很容易地變成一面鏡子，或者成為不依靠電子而是依靠光運(yùn)行的超高速計(jì)算機(jī)，這些僅是光學(xué)工程中可能出現(xiàn)的潛在應(yīng)用，利用激光快速和暫時(shí)改變材料性質(zhì)的實(shí)踐操作。

▲ 一束強(qiáng)激光照亮低溫室中的的材料，該激光被用于改變材料的透明度。

近期在《自然》雜志發(fā)表的一項(xiàng)最新研究報(bào)告中，物理學(xué)家成功地使用激光顯著改變材料的特性，整個(gè)過(guò)程不產(chǎn)生任何多余的破壞性熱量。

在實(shí)驗(yàn)中所需的激光較強(qiáng)，因此容易出現(xiàn)加熱和損壞材料的情況，一方面希望該材料接收強(qiáng)激光照射，另一方面不希望該材料吸收任何光。目前，研究小組找到了一個(gè)“最佳點(diǎn)”來(lái)解決這個(gè)難題，在這個(gè)“最佳點(diǎn)”上，激光的頻率進(jìn)行微調(diào)，從而顯著改變了材料性質(zhì)，而不會(huì)產(chǎn)生任何多余熱量。

同時(shí)，科學(xué)家表示，他們找到了一種理想的材料來(lái)演示該方法，這種材料是一種叫做三硫化錳的半導(dǎo)體材料，在較寬的紅外頻率范圍內(nèi)，三硫化錳能自然地吸收少量光。在這項(xiàng)最新實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用較強(qiáng)的紅外激光脈沖，每個(gè)脈沖持續(xù)大約 10-13 秒，能快速改變材料內(nèi)部電子能量。最終，這種材料從高度不透明狀態(tài)變成某種顏色的高度透明狀態(tài)。

研究人員強(qiáng)調(diào)，實(shí)驗(yàn)證明該過(guò)程是可逆的，當(dāng)激光關(guān)閉時(shí)，材料會(huì)立即恢復(fù)至原始狀態(tài)，且完好無(wú)損。如果該材料吸收了激光并加熱，這種情況是不可能發(fā)生的，因?yàn)槿�硫化錳材料需要很長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行散熱，實(shí)驗(yàn)中使用的無(wú)熱操作被稱為“相干光學(xué)工程”。

該方法之所以有效，是因?yàn)楣飧淖兞税雽?dǎo)體中電子能級(jí)（也叫做電子帶隙）之間的差異，而不是將電子踢到不同能級(jí)，這正是之前操作產(chǎn)生熱量的原因所在。這就像你擁有一艘船，然后一個(gè)大浪襲來(lái)，船劇烈地上下?lián)u晃，而沒(méi)有導(dǎo)致任何乘客摔倒，在實(shí)驗(yàn)中，激光劇烈地震動(dòng)材料的能級(jí)，這改變了材料的性質(zhì)，但電子屬性仍保持不變。

這些發(fā)現(xiàn)意味著其他研究人員現(xiàn)在有可能利用光來(lái)人工制造材料，例如：奇異的量子磁鐵，這些材料本來(lái)很難或者甚至不可能自然地制造出來(lái)。從原則上講，該方法可以改變材料的光學(xué)、磁性和許多其他性質(zhì)，這是研究材料科學(xué)家的另一種方式，可以僅使用一種材料，并最終賦予它廣泛的有用屬性，而不是制造新材料來(lái)實(shí)現(xiàn)不同性能。

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