激光和纳米结构在室温下“孕育”出超固体
发布时间: 2026-03-23 09:48:21
科技日报北京3月19日电（记者刘霞）超固体是一种曾被认为只能在接近绝对零度（-273℃）的极端环境中存在的量子态。在一项最新研究中，美国伦斯勒理工学院的科学家突破极限，在室温下成功“孕育”出这一奇特状态，这将助力量子研究翻开全新一页。相关论文发表于新一期《自然·纳米技术》杂志。
实现室温超固体的混合纳米光栅设计图。图片来源：《自然·纳米技术》杂志 团队巧妙将高质量的钙钛矿半导体与精雕细琢的纳米结构结合，构建了一种混合纳米装置。当激光射入，光与物质交融，生成部分是光，部分是物质的名为“极化子”的混合粒子。这些粒子如同训练有素的士兵，会“联合行动”，凝聚成相干的量子流体。
在低激发功率下，这些极化子会凝聚成一种单一且均匀的状态。但随着注入能量增加，原本均匀的流体，会自发重组成条纹状的晶体结构，同时整个系统依然保持量子相干性——这正是超固体的标志性特征。这一过程充满随机性，每次实验，条纹图案都略有不同，证明它是自发涌现，而非外力强加形成。
这项突破不仅在于实现了室温超固体，也在于它将曾经需要庞大冷却设备的复杂实验，浓缩到一个芯片级的微型装置内。通过光学测量，研究人员能实时捕捉量子相变的瞬间，直接观察不同状态的自发形成。
由于超固体涉及多模式相干光发射，其有望催生新型激光器。动态控制这些光模式，还能为光学计算与信息处理带来革新。
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