来源：柏林研究联合会 【Forschungsverbund Berlin e.V. (FVB)】；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 高慧 编译

    在传统光学介质中，光传播的相位速度和群速度无法超过真空中的光速。然而，在所谓的epsilon-near-zero（ENZ）材料中，光在特定颜色（频率）下表现出无限的相位速度和趋近于零的群速度。

    迄今为止，这种特性仅在极少数固体和纳米工程材料中被观察到。柏林马克斯•玻恩研究所和新奥尔良杜兰大学研究人员的一项新研究开辟了一条全新的途径：通过飞秒激光脉冲的相互作用，在太赫兹（THz）频率下将普通液体（如水和醇类）瞬时转变为ENZ材料。

    用飞秒激光脉冲电离极性分子液体会生成自由电子，这些电子在飞秒时间尺度上局域化或“溶剂化”，并最终占据分子网络中的空隙，形成无序的电极阵列。电子在其最终位置的结合能主要由电子与液体分子偶极子之间的电力决定。

    在超快局域化过程中，电耦合引发了电子与周围数千个液体分子的集体振荡。这种多体激发被称为极化子，并在太赫兹范围内显示出特定的频率，该频率由液体中的电子浓度决定。

    在极化子频率下，液体的介电函数或折射率跨越零线。换句话说，光在该频率下的相位速度趋近于无限大，而光脉冲的群速度应趋近于零，这就是ENZ材料的典型行为。

    研究团队现已证明，含有溶剂化电子的极性液体代表了一类具有可调光传播特性的新型ENZ材料。在最新一期的《Physical Review Letters》中，他们报告了实验结果，首先通过飞秒光学电离在极性液体中生成了电子，并以时间分辨的方式跟踪了极化子频率约为1.5 THz的短太赫兹脉冲在该介质中的传播。

    实验方法深入研究了太赫兹电场，从而揭示了传播中太赫兹脉冲的相位速度和群速度。与纯净液体相比，相位速度和群速度都发生了显著变化，脉冲包络也发生了重塑，即展宽。

    在应用方面，通过简单地改变电子浓度来移动极化子频率是一个极具吸引力的特性，这使得可以在大约0.1至10 THz的频率范围内对材料的ENZ特性进行可控调整。这些发现为控制液体中光传播的新技术铺平了道路，可能推动光学传感和通信领域的进步。

    更多信息：Matthias Runge et al, Solvated Electrons in Polar Liquids as ϵ -Near-Zero Materials Tunable in the Terahertz Frequency Range, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.056901