来源：比勒菲尔德大学（Bielefeld University）研究团队，由Gaby Clark编辑，Andrew Zinin审校；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 郭子靖 编译

    比勒菲尔德大学和莱布尼茨固体材料研究所德累斯顿分校（IFW Dresden）的物理学家开发出一种利用超短光脉冲控制原子级薄半导体材料的新方法。这项发表于《自然•通讯》的研究，可能为直接通过光以前所未有的速度控制的元件开辟道路——从而引领新一代光电子设备的诞生。

    研究人员采用特殊设计的纳米级天线，将太赫兹光转换为二硫化钼（MoS₂）等原子级薄半导体中的垂直电场。太赫兹辐射位于电磁频谱中红外线与微波之间的区域。凭借新设计的天线，这些电场强度可达每厘米数兆伏。

    项目负责人、比勒菲尔德大学物理学教授Dmitry Turchinovich博士解释道：“传统上，这类垂直电场（例如用于开关晶体管和其他电子设备）是通过电栅极施加的，但这种方法本质上受限于相对较慢的响应速度。我们的方法利用太赫兹光本身在半导体材料内部生成控制信号——这使得一种业界兼容、光驱动、超快光电技术成为可能，这是前所未有的技术突破。”

    超快材料控制

    该技术能够在皮秒级（即万亿分之一秒）时间尺度上实现电子结构的实时控制。科学家们通过实验证明，可以利用光脉冲选择性改变材料的光学和电子特性。

    该基础概念连同实验实施和理论建模均由比勒菲尔德大学研发。研究第一作者、当时在Turchinovich教授课题组担任玛丽•居里博士后的Tomoki Hiraoka博士在项目中发挥了关键作用。Hiraoka表示："观察到完全由太赫兹光脉冲诱导的如此强烈且连贯的效应，令人倍感欣慰。"

    为实现该效应所需的复杂3D-2D纳米天线，由Andy Thomas博士领导的团队在IFW德累斯顿制备完成。Thomas表示："我们付出了大量努力来开发最优设备——在实现预期性能之前，必须制备和测试多种不同结构。"

    未来技术应用

    这项突破可能催生超快信号控制设备、电子开关和传感器。此类元件广泛应用于数据传输、摄像机和激光系统。潜在应用领域包括通信系统、计算技术、成像技术和量子技术。

    更多研究详情：Tomoki Hiraoka et al, Terahertz field effect in a two-dimensional semiconductor, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60588-6