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Jun 11, 2023

과학자들은 깊은 수준에서 양자 물질을 조사합니다

테라헤르츠 방출 분광법은 다음과 같은 중요한 기술로 부상했습니다.

테라헤르츠 방출 분광법은 다른 탐사선에 숨겨져 있을 수 있는 새로운 재료 시스템에서 발생하는 정적 물리적 특성뿐만 아니라 초고속 역학을 조사하기 위한 귀중한 기술로 부상했습니다. Light: Science & Application 저널의 새 기사에서 로스앨러모스 국립 연구소(Los Alamos National Laboratory) 과학자 팀은 통합 나노기술 센터의 Hou-Tong Chen이 이끄는 팀이 테라헤르츠 방출 분광법을 사용하여 기본을 밝혀낸 최근 연구를 검토합니다. 새로운 재료의 특성과 복잡한 동적 거동. 여기에는 초전도체, 자석과 같은 양자 물질뿐만 아니라 그래핀, 금속 나노구조체와 같은 저차원 물질도 포함됩니다.

"다양한 비선형 광학 분광학이 존재하지만 테라헤르츠 방출을 사용하면 다른 기술에 숨겨져 있을 수 있는 재료 특성과 역학을 조사할 수 있습니다"라고 Los Alamos의 재료 과학자이자 논문의 공동 저자인 Jacob Pettine이 말했습니다. "따라서 이 방법은 새로운 물질을 조사하는 데 매우 중요해졌습니다."

테라헤르츠 방출 분광학의 중심 개념은 고주파 광학장을 저주파 전류로 정류 또는 변환하는 것입니다. 이는 벽의 교류 전류를 가정용 장치에 전력을 공급하거나 배터리를 충전할 수 있는 직류로 변환하는 데 필요한 정류와 유사합니다. . 모든 정류 프로세스의 기본은 깨진 대칭입니다. 종종 공간 거울/역전 대칭이지만 시간 역전 대칭 깨짐이 자기 시스템의 핵심이 됩니다.

"가장 기본적인 수준에서 테라헤르츠 방사선의 방출은 물질, 공간 및/또는 시간에서 일종의 방향성을 요구합니다"라고 공동 저자이자 Los Alamos의 Nicholas Sirica는 말했습니다. "따라서 테라헤르츠 빛이 꺼지면 시스템의 대칭성에 대해 즉시 알려줍니다."

공동 저자인 Prashant Padmanabhan은 “다양한 입사광 편광, 주파수 또는 진폭에 반응하여 방출된 테라헤르츠 장을 측정함으로써 재료 구조, 전자 및 자기 특성, 광물질 상호 작용에 대한 자세한 통찰력을 얻을 수 있습니다.”라고 덧붙였습니다.

리뷰에서 탐구된 보완 주제는 내부 구조(즉, 원자 격자)와 외부 구조(인공/나노 규모) 사이의 상호 작용입니다. 여기서 인공 구조는 새로운 대칭성을 도입하고 다른 경우에는 약하거나 금지되었을 수 있는 테라헤르츠 전류 응답을 향상시킬 수 있습니다. 고유/대량 재료. 지금까지 주로 신흥 양자 물질의 복잡한 벌크 특성이나 상대적으로 단순한 금속, 반금속 또는 반도체의 저차원/나노구조 형태에서 발생할 수 있는 복잡한 동작을 탐색하는 데 중점을 두었습니다. 이 검토의 한 가지 노력은 이러한 아이디어의 교차점에서 기회를 강조하는 것입니다.

Chen은 "이 리뷰 논문에서 우리는 지금까지 테라헤르츠 방출을 통해 탐구된 필수 시스템과 기본 메커니즘에 대한 개요를 제공하는 것을 목표로 합니다."라고 말했습니다. "우리는 또한 인공적으로 구조화된 시스템에서 이러한 물질 및 가벼운 물질 상호 작용 대칭을 설계할 수 있는 기회를 강조하려고 노력합니다."

내재적, 외재적 및 하이브리드 재료 구조 간의 상호 작용은 기존 재료 패러다임을 넘어서는 이국적인 특성과 현상의 발견을 자극할 수 있다고 논문은 지적합니다.

자금: 로스앨러모스 국립 연구소(Los Alamos National Laboratory)의 연구실 주도 연구 및 개발 프로그램. 이 작업은 부분적으로 미국 에너지부 과학국에서 운영하는 과학 사용자 시설인 통합 나노기술 센터에서 수행되었습니다.

종이: 새로운 대칭 깨진 재료, 빛의 초고속 테라헤르츠 방출: 과학 및 응용. Jacob Pettine, Prashant Padmanabhan, Nicholas Sirica, Rohit P. Prasankumar, Antoinette J. Taylor 및 Hou-Tong Chen