康乃爾大學工程學研究團隊開發出一項創新的技術，利用低頻紅外線的超快光脈衝，在原子尺度上精確控制和操控材料的特性。這種方法能誘導材料晶格結構產生快速的膨脹與收縮，這種現象被稱為「動態應變」，為材料的電子、磁性或光學特性提供了快速開關的可能性。
這項研究成果於2025年9月12日發表在權威期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上，由Jakob Gollwitzer和Jeffrey Kaaret共同領導。研究團隊成員還包括副教授Nicole Benedek和Andrej Singer，他們專注於利用光來操控材料特性，這與傳統的機械應變技術相比，是一個較少被深入探討的途徑。副教授Nicole Benedek運用計算理論，精確預測了最佳的光頻率和實驗參數。這些關鍵要素，結合適當的材料選擇，對於實現可逆的「動態」應變至關重要，這種應變是暫時性的形變，隨後會恢復原狀，與靜態應變有顯著區別。
研究團隊選擇了
鋁酸鑭
lanthanum aluminate作為實驗材料，因為其結構相對簡單且固有特性較少，非常適合用於研究光誘導應變效應。透過發射皮秒級別的太赫茲光脈衝，他們成功激發了特定的原子運動，進而導致晶格的快速膨脹。此過程不僅誘導了所需的應變，還永久性地改善了鋁酸鑭的晶體結構，使其進入更為有序的狀態。這項突破為透過光來控制材料特性開闢了新的可能性，潛在應用包括超快開關、可調諧超導體以及先進的動態感測器。深入理解光與複雜氧化物材料的交互作用，使研究人員能夠獲取傳統方法難以達成的材料特性。此研究獲得了美國能源部基礎能源科學辦公室和康乃爾材料研究中心的資助，並得到了國家科學基金會MRSEC計畫的支持。
此外，對太赫茲光應用的進一步研究顯示了其在多個領域的潛力。例如，太赫茲成像技術能夠以前所未有的清晰度，非破壞性地視覺化和分析分層材料的內部結構，有助於品質控制和先進功能材料的開發。更值得注意的是，太赫茲光已被證明能在不引起顯著加熱的情況下操控電子材料的磁性，這為高速、低功耗的電腦記憶體和數據交換設備提供了新的方向。康乃爾團隊所展示的利用超快雷射脈衝精確控制材料特性的能力，與科學界在開發下一代電子和光電器件方面的廣泛努力不謀而合。