来源:马克斯普朗克物质结构与动力学研究所(Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter);电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 余静雯 编译
手性指的是无法通过任何旋转或平移组合将其镜像重叠的物体,就像人类的左右手一样。在手性晶体中,原子的空间排列赋予了特定的“手性”,例如,这个性质会影响它们的光学和电学性质。
一个汉堡-牛津组成的团队专注于研究所谓的反铁手性材料,这是一种非手性晶体,类似于反铁磁材料,在这种材料中,磁矩以交错的方式反向排列,导致净磁化强度为零。反铁手性晶体由单位晶胞中等量的左旋和右旋亚结构组成,致使它整体上是非手性的。
由马克斯普朗克物质结构与动力学研究所的Andrea Cavalleri领导的研究小组,利用太赫兹光在非手性材料磷酸硼(BPO4)中打破了这种平衡,从而在超快时间尺度上诱导有限的手性。
该团队的研究发表在《科学》(Science)杂志上。
“我们利用了一种称为非线性声子学的机制,”这项工作的主要作者Zhiyang Zeng说。“通过激发特定的太赫兹频率振动模式,该模式使晶体晶格沿材料中其他模式的坐标位移,我们创造了一种手性状态,这种手性状态可以持续数皮秒,”他补充道。
“值得注意的是,通过将太赫兹光的偏振旋转90度,我们可以选择性地诱导出左手或右手结构,”共同作者Michael Forst继续说道。
“这一发现为原子层面的物质动力学控制开辟了新的可能性,”MPSD的研究组组长Cavalleri说。“我们对这项技术的潜在应用以及它如何用于创造独特的功能感到兴奋。在非手性材料中诱导手性的能力,可能会在超快存储器件方面或是更复杂的光电平台中带来新的应用。”
更多信息: Z. Zeng et al, Photo-induced chirality in a nonchiral crystal, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr4713