利用光控制材料的導電特性

一種材料是金屬還是絕緣體，取決於一系列的微觀細節，這些細節包括電子之間相互作用的強度，雜質的存在以及載流子能夠傳播的尺寸大小。這種複雜性使得對固態系統中電子特性的預測極具挑戰性。

了解電子在材料中的行為，當它們穿過周期性電勢（例如在晶體中）時變得更加困難。然後，與大電導相關的超流動性等現象可能與將材料轉變為絕緣體的干擾效應相抗衡。

Martin Lebrat與瑞士蘇黎世聯邦理工學院量子電子研究所的Tilman Esslinger團隊的同事們，以及日內瓦大學和洛桑聯邦理工學院洛桑聯邦理工學院（EPFL）的合作夥伴現在已經通過在完全清潔的人造材料上進行實驗來解決這個問題，他們可以非常準確和靈活地控制所述材料。

使用激光將原子排列成導線。它們的流動可以通過改變由顯微鏡物鏡投影聚焦在導線上的光束障礙的數量來控制。（圖片：Esslinger集團/蘇黎世聯邦理工學院）

正如他們在Physical Review X上發表的一篇論文（「Band and correlated insulators of cold fermions in a mesoscopic lattice」）中所報道的，他們使用激光創建了連接到兩個超低溫鋰-6原子庫的短的一維晶格結構。

在此設置中，他們可以測量導線的電導率，同時精確控制所有相關參數，包括晶格的長度和高度以及通過它傳輸的粒子之間的相互作用。

在他們的實驗中，他們觀察到弱相互作用的帶狀絕緣相的出現。當他們將相互作用從弱到強改變時，他們發現這種絕緣狀態依然存在，這暗示著所謂的路德-埃默里（Luther-Emery）液體的存在，這種液體是1974年預測的原始相，其獨特之處在於，其一維結構特性是與眾不同的。

上述實驗結論得到了模擬的支持，並且這些結果一起證明了冷原子器件中的相互作用和量子干涉的同時控制。本研究不僅有趣地探索了電子在材料中移動的行為，Lebrat及其同事們提供的方法的靈活性也意味著他們可以設計具有出具有新功能的複雜結構，這些新功能是電子系統所無法提供的。

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