據外媒報道，Lex Kemper是北卡羅萊納州立大學的物理學副教授。他研究量子材料：這是一種具有奇特物理特性的固體(ti) 材料，使它們(men) 在計算或能源應用中發揮作用。Kemper是最近發表在《自然-通訊》雜誌上的一篇論文的合著者，該論文描述了一種特殊的量子材料（Cerium tri-Telluride，即CeTe3）在超快激光脈衝(chong) 作用下失衡時的相變。

該項目由密歇根州立大學的研究人員領導，另外還有來自西北大學和阿貢國家實驗室的貢獻者。Kemper解釋了研究團隊的發現，以及這一研究成果很重要的原因：

相變是物理學和化學的一個(ge) 基本環節。例如，我們(men) 都熟悉水的不同相，但這種由粒子組成的係統改變它的樣子和行為(wei) 方式的想法在科學中真的無處不在。而雖然我們(men) 知道水變成冰的結果，但精確的過程會(hui) 導致許多不同種類的冰：有時冰是透明的，而有時不是，而差異與(yu) 你如何凍結它有關(guan) 。因此，研究相變是如何發生的，可以告訴我們(men) 很多關(guan) 於(yu) 基本物理學的知識，以及關(guan) 於(yu) 雙方的結果相。

在量子物理學層麵，同樣的想法也適用。當我們(men) 在臨(lin) 界溫度上慢慢改變溫度時，我們(men) 可以看到一個(ge) 係統從(cong) 一種狀態到另一種狀態的變化；例如，我們(men) 可以看到材料變得堅硬，就像我們(men) 可以看到冰的形成。但我們(men) 看不到原子水平上發生的細節。在這項工作中，我們(men) 能夠克服這一點，並打開了一個(ge) 窗口，了解原子如何在原子（皮秒）時間尺度上從(cong) 係統的一個(ge) 階段重新排列到另一個(ge) 階段。

在這項特殊的工作中，我們(men) 研究了CeTe3。它是稀土三碲化物這一大類材料的一部分。如果你看一下它在高溫下的原子結構，這種材料就像一張堆疊的方格網一樣。隨著溫度的降低，方塊變成了長方形。這種情況有兩(liang) 個(ge) 方向（我們(men) 稱它們(men) 為(wei) A和B），但材料隻能選擇一個(ge) 方向。哪一個(ge) 取決(jue) 於(yu) 偶然性--缺陷引起的材料中的局部應力和應變。

在實驗中，我們(men) 用超短的強激光脈衝(chong) 將係統短暫地從(cong) “A”的矩形狀態中取出，並觀察它是如何嚐試“改造”的。由於(yu) 對任何一個(ge) 矩形狀態都沒有特別強的驅動力，係統同時形成了A和B兩(liang) 個(ge) 矩形。當其中一個(ge) 矩形（在皮秒原子時間尺度上）主導另一個(ge) 矩形時，“錯誤”狀態的小水坑就會(hui) 留下，這些小水坑很難擺脫，並且會(hui) 持續納秒（100倍以上）。

這些結果告訴我們(men) 相變是如何發生的基本方麵，材料的各個(ge) 部分是如何相互“交談”，使它們(men) 的原子對齊，從(cong) 而使模式匹配，以及這一切發生的能量景觀是什麽(me) 。

當我們(men) 知道量子材料發生了什麽(me) ，以及它們(men) 如何在原子水平上改變它們(men) 的狀態時，我們(men) 就可以利用這些知識來開發新的更好的設備，比如核磁共振成像機，以及更好的計算機存儲(chu) 器。