实验直接观察到液态电荷密度波_教育

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2026-02-03 09:00:57

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美国加州大学洛杉矶分校科学家在经典量子材料1T相二硫化钽（1T-TaS2）内，通过实验直接观察到液态电荷密度波存在的证据。这一突破不仅终结了长达30年的理论争议，也为探索隐藏在复杂电子系统中的新奇物态打开了大门。相关成果发表于最新一期《自然·物理学》杂志。

电荷密度波（CDW）是一种电子在固体中自发形成的有序排列，如同在晶格中“结队行进”。这种有序状态会显著影响材料的导电性能，甚至可能产生超导等奇异量子现象。物理学家曾预言：当温度升高时，这种“冻结”的电子秩序可能像冰融化成水一样，转变为液态CDW，但仍保留集体行为。

团队此次将目光投向了近年来备受关注的层状材料1T-TaS2。为寻找液态CDW，团队采用超快电子衍射技术，向样品发射飞秒级光脉冲，瞬间激发电子系统，并在晶格结构尚未破坏前，“抢拍”下电子排列的瞬时图像。

实验发现，在升温过程中，原本规整的网格状电子秩序开始瓦解。先是进入一种被称为“六方CDW”的中间态，但仍保留部分方向性；继续加热后，电子彻底摆脱束缚，呈现出均匀扩散的散射环。这正是理论预言中液态CDW的标志性特征。

这项研究不仅确认了1T-TaS2内存在液态CDW，更激发了对其他材料内可能存在液态CDW的研究。在高温超导体的相图中，类似的液态可能扮演着关键角色。（记者刘霞）