研究人員利用激光首次制造出一種可以像流體一樣流動(dòng)的奇特固體。對它展開研究將有助于科學(xué)家更好地理解物質(zhì)的奇異量子態(tài)。3月5日,相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)》。

“我們實(shí)際上把光變成了固體,這非常了不起。”論文通訊作者、意大利國家研究委員會(huì)(CNR)的Dimitris Trypogeorgos說。他指出,同樣來自CNR的Daniele Sanvitto在10多年前就展示了光是如何變成流體的。現(xiàn)在,Trypogeorgos、Sanvitto和同事不僅用光創(chuàng)造了一種固體,而且還制造了一種量子“超固體”。

超固體同時(shí)具有零黏度和類似鹽晶體中原子排列的晶體結(jié)構(gòu)。這些奇特的材料在量子領(lǐng)域之外沒有對應(yīng)的物質(zhì)。正因如此,它們以前只能在將原子冷卻到極低溫度的實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生,在這種情況下,原本可以忽略不計(jì)的量子效應(yīng)會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位。

但在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,研究人員用半導(dǎo)體砷化鋁鎵和激光取代了超冷原子。

他們將激光照射到一小塊帶有狹窄的脊?fàn)顖D案的半導(dǎo)體上。光與材料之間的復(fù)雜相互作用最終形成了一種名為極化子的混合粒子。脊?fàn)顖D案限制了這些“準(zhǔn)粒子”的移動(dòng)以及它們的能量,從而使極化子形成了超固體。

Sanvitto表示,研究團(tuán)隊(duì)必須非常精確地量化這種被捕獲并轉(zhuǎn)化的光的多種特性,以證明它既是一種固體,又是一種無黏性的流體。他說,這是一個(gè)挑戰(zhàn),因?yàn)榭茖W(xué)家以前從未創(chuàng)造過由光制成的超固體,并通過實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行評估。

法國索邦大學(xué)的Alberto Bramati表示,這項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)有助于物理學(xué)家增進(jìn)對量子物質(zhì)通過相變改變狀態(tài)的整體理解。他說,研究小組清楚地證明了他們制造了一種超固體,但還需要做更多的測量來了解它的性質(zhì)。

Trypogeorgos表示,基于光的超固體可能比之前用原子制造的超固體更容易操控,這可能使他們的實(shí)驗(yàn)成為理解一系列新穎且令人驚訝的物質(zhì)類型的第一步。

相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-025-08616-9