奧地利維也納技術大學與(yu) 日本築波大學研究人員通過計算機模擬證明，隻需用激光照一下，不到一秒鍾石英玻璃就會(hui) 具有金屬的性質。研究人員指出，利用這種效應來製造邏輯開關(guan) ，會(hui) 讓現有微電子設備的速度大大提高。相關(guan) 論文發表在8月18日《物理評論快報》上。

　　此前德國科學家曾做過一項實驗。當用激光照射石英玻璃時，能在其中檢測到電流，而照射之後玻璃幾乎立刻恢複為(wei) 先前狀態。據物理學家組織網8月27日（北京時間）報道，本研究從(cong) 理論上探討了在絕緣體(ti) 中，超短激光脈衝(chong) 誘導的超快電流是怎樣產(chan) 生的。

　　通常石英玻璃都是絕緣的，不能導電，但隻要用超短激光脈衝(chong) 照一下，玻璃的電學屬性就會(hui) 在幾飛秒（1飛秒＝10-15秒）內(nei) 發生根本改變。如果激光脈衝(chong) 足夠強，其中的電子就能自由移動。在一段極短的時間內(nei) ，石英玻璃會(hui) 變得像金屬一樣，不透明而且能導電。這種性質的轉變能瞬間完成，由此可以作為(wei) 一種超快光基電子設備。

　　從(cong) 量子力學角度，電子在固體(ti) 材料中可同時處於(yu) 不同狀態：它可以緊緊綁在某個(ge) 原子附近，也可以處在一個(ge) 較高能態。較高能態讓它可以在兩(liang) 個(ge) 原子之間運動，就像把一個(ge) 小球放在一個(ge) 坑裏：小球的能量很小時，隻能呆在那個(ge) 坑裏，如果它獲得了足夠動能，就能自由運動。

　　論文第一作者、維也納技術大學理論物理學研究所的喬(qiao) 治·沃奇特說：“激光脈衝(chong) 的能量大大改變了石英中的電子狀態，它不僅(jin) 能把能量轉移給電子，還能完全打亂(luan) 材料中電子態的整個(ge) 結構。”

　　目前所用的晶體(ti) 管，每次開關(guan) 都要有大量載荷子運動，直至達到新的平衡態，這會(hui) 耗費時間。如果用激光脈衝(chong) 來改變材料性質，情況就會(hui) 完全不同，這裏的線路換態過程來自電子結構和原子電離的改變。論文合著者克裏斯托弗·裏默說，在已知的固態物理學中，這些效應發生的速度是最快的過程之一。晶體(ti) 管的發動時間通常為(wei) 皮秒級（1皮秒＝10-12秒），而用激光脈衝(chong) 改變電流比它快一千倍。

　　“利用計算機模擬，我們(men) 能通過慢動作來研究事物隨時間的演變，觀察材料中究竟發生了什麽(me) 。”維也納技術大學理論物理學研究所教授喬(qiao) 吉姆·伯格多弗說，但要模擬這種效應極為(wei) 複雜，必須同時考慮到許多量子過程，如材料的電子結構、激光與(yu) 電子相互作用、電子間相互作用等。

　　計算顯示，超快電流會(hui) 對材料的晶體(ti) 結構和化學鍵產(chan) 生顯著影響，因此研究人員還會(hui) 用不同材料來實驗，以觀察怎樣才能更有效地利用這種效應。

　　總編輯圈點

　　超短激光脈衝(chong) 與(yu) 透明介質之間相互作用非常有趣，可能產(chan) 生光效應、熱效應、電效應和結構變化等，我們(men) 要做的就是找出發生這些效應的原理，並對現象加以應用。本研究選擇了電效應和石英玻璃作為(wei) 突破口，玻璃具有均質、透明、能自由地溶入各種離子及非常容易加工形成各種複雜的形狀等特征。如果能添加稀有金屬等元素對玻璃的微觀結構進行有選擇性的修飾，相信還有可能實現前所未有的功能。