石墨烯是碳的一種非凡形式，由單層緊密結合的原子構成，厚度為一個原子。雖然很薄，但很穩定，導電性也很好。由於這些特性，石墨烯被認為是一種“奇蹟材料”，並且已經被探索用於柔性電子顯示器、高靈敏度傳感器、先進電池和下一代太陽能電池。
哥廷根大學與不倫瑞克、不萊梅和弗萊堡的研究小組合作領導的一項新研究表明，石墨烯可能能做更多的事情。科學家首次直接觀察到石墨烯中的“Floquet效應”。這一發現解決了一個長期存在的科學問題：Floquet 工程是一種光脈衝精確改變材料特性的技術，也適用於石墨烯等金屬和半金屬量子材料。該研究出現在 自然物理學。
石墨烯中 Floquet 態的直接證明
為了研究這些效應，該團隊使用了飛秒快照顯微鏡，這種方法使研究人員能夠捕捉電子行為的快速變化。用快速的光脈衝照射石墨烯樣品，然後用延遲脈衝進行分析，以跟踪電子在超短時間尺度上的響應。
該研究的第一作者、哥廷根大學的 Marco Merboldt 博士說：“我們的測量結果清楚地表明，石墨烯的光發射光譜中存在‘Floquet 效應’。” “這清楚地表明 Floquet 工程確實適用於這些系統 – 而且這一發現的潛力是巨大的。”他們的結果表明 Floquet 工程在多種材料中都是有效的。這使科學家們更接近於使用激光脈沖在很短的時間內形成具有特定屬性的量子材料的能力。
用於未來技術的光控量子材料
能夠如此精確地調整材料可以為未來非常先進的電子產品、計算機和傳感器奠定基礎。與 Stefan Mathias 教授一起領導哥廷根項目的 Marcel Reutzel 教授解釋說：“我們的研究結果開闢了用光控制量子材料電子態的新方法。這可能會催生以有針對性和受控方式操縱電子的技術。”
Reutzel 繼續說道：“特別令人興奮的是，這還使我們能夠研究拓撲特性。這些特性是獨特且非常穩定的，並且在未來開發可靠的量子計算機或新型傳感器方面具有巨大潛力。”
這項研究得到了德國研究基金會（DFG）通過哥廷根大學合作研究中心“原子尺度的能量轉換控制”的支持。
