(相關(guān)資料圖)

美國加州大學(xué)洛杉磯分校科學(xué)家在經(jīng)典量子材料1T相二硫化鉭（1T-TaS2）內(nèi)，通過實(shí)驗(yàn)直接觀察到液態(tài)電荷密度波存在的證據(jù)。這一突破不僅終結(jié)了長達(dá)30年的理論爭議，也為探索隱藏在復(fù)雜電子系統(tǒng)中的新奇物態(tài)打開了大門。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《自然·物理學(xué)》雜志。

電荷密度波（CDW）是一種電子在固體中自發(fā)形成的有序排列，如同在晶格中“結(jié)隊(duì)行進(jìn)”。這種有序狀態(tài)會(huì)顯著影響材料的導(dǎo)電性能，甚至可能產(chǎn)生超導(dǎo)等奇異量子現(xiàn)象。物理學(xué)家曾預(yù)言：當(dāng)溫度升高時(shí)，這種“凍結(jié)”的電子秩序可能像冰融化成水一樣，轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)CDW，但仍保留集體行為。

團(tuán)隊(duì)此次將目光投向了近年來備受關(guān)注的層狀材料1T-TaS2。為尋找液態(tài)CDW，團(tuán)隊(duì)采用超快電子衍射技術(shù)，向樣品發(fā)射飛秒級光脈沖，瞬間激發(fā)電子系統(tǒng)，并在晶格結(jié)構(gòu)尚未破壞前，“搶拍”下電子排列的瞬時(shí)圖像。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在升溫過程中，原本規(guī)整的網(wǎng)格狀電子秩序開始瓦解。先是進(jìn)入一種被稱為“六方CDW”的中間態(tài)，但仍保留部分方向性；繼續(xù)加熱后，電子徹底擺脫束縛，呈現(xiàn)出均勻擴(kuò)散的散射環(huán)。這正是理論預(yù)言中液態(tài)CDW的標(biāo)志性特征。

這項(xiàng)研究不僅確認(rèn)了1T-TaS2內(nèi)存在液態(tài)CDW，更激發(fā)了對其他材料內(nèi)可能存在液態(tài)CDW的研究。在高溫超導(dǎo)體的相圖中，類似的液態(tài)可能扮演著關(guān)鍵角色。（記者劉霞）

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