对量子材料的新认识

(a) 1T-TaSe2的CDW相中的星状晶格重建图。(b) 未扭曲的 "正常 "状态的表面投影布里渊区（BZ）。红色虚线模拟了费米表面，蓝色实线表示通过TR-ARPES测量的BZ的实验路径。(c) 激光光子能量的TR-ARPES实验草图。资料来源：《物理评论快报》（2023）。DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.156401

科学技术设施委员会（STFC）中央激光设施（CLF）正在庆祝其新升级的Artemis实验室空间发表的第一篇论文。

这项研究利用Artemis的1kHz光束线的短光脉冲来研究量子材料二硒化钽（1T-TaSe2），实时观察材料内部电子和离子的运动，为其复杂的行为提供宝贵的见解。

这一发现强调了晶体格子在驱动和稳定量子材料相变中的作用。这种理解可能会导致设计出具有独特电子特性的材料，并通过Artemis实验室空间的先进能力得以实现。

Artemis是位于牛津郡STFC Harwell校区的Harwell研究综合体（RCaH）的一部分，是一个最先进的设施，致力于研究分子和新型材料中电子的超高速运动。它于2021年底开放，对量子材料中电荷密度波（CDW）转换的行为产生了关键性的见解。

表现出独特性质的量子材料，一直是凝聚态物理学的一个密集研究对象。

为了了解这些材料中发生的基本相互作用，STFC Artemis实验室空间提供了最先进的能力，包括超快激光源、XUV光束线和分子动力学、凝聚态物理学和成像的终端站。该设施是世界上为数不多的能够记录和捕捉飞秒时间尺度上发生的过程的设施之一。

Artemis能够产生的结果不仅促进了创新技术的发展，而且扩大了我们对光和物质之间相互作用中发现的复杂物理学的基本理解。

这项最新研究由巴斯大学的Enrico Da Como博士领导，与米兰理工大学的Charles James Sayers博士和意大利国家研究委员会（CNR）的光子学和纳米技术研究所的Ettore Carpene博士合作。

该论文已由《物理评论快报》发表。

米兰理工大学超快光谱组研究员Charles James Sayers博士说："使用飞秒级的超短光脉冲，如Artemis设施所提供的脉冲，使我们能够直接实时观察材料内部电子和离子的运动，为了解这些奇异材料内部发生的重要相互作用提供了很好的启示。"

CNR光子和纳米技术研究所研究员Ettore Carpene博士说："围绕量子材料的最重要的科学问题之一是物质有序状态的相变的起源。"

STFC中央激光设施的高级实验科学家Carlotte Sanders博士说："我们非常高兴新的Artemis实验室开始运行并产生论文。我们不仅享受着新实验室空间带来的好处，而且随着我们未来四年新的HiLUX的升级，我们的用户可以期待在不久的将来有更多的新功能。这是一个极其令人兴奋的时刻。

"与巴斯大学、米兰理工大学和CNR-IFN的同事在这个有趣的项目上合作是非常好的。我们期待着与他们和我们的其他用户社区在未来有更多的顶级科学。"

参考资料：C. J. Sayers et al, Exploring the Charge Density Wave Phase of 1T−TaSe2 : Mott or Charge-Transfer Gap?, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.156401