近日，北京大学量子材料中心孙栋研究员的超快光谱课题组利用偏振角度分辨瞬时反射光谱，对钽铱碲在光激发下各向异性性质的动态演化过程进行了系统的研究，发现其具有各向异性的光学及电学性质。

什么是各项异性？

各向异性是指物质的性质随着方向的改变而有所变化，在不同方向上所展现出来的性质不同。这相当于我们在拍照时选取的角度不同，最后照片所呈现的效果也不同，不同的角度就是不同的方位，不同的效果就是不同的性质。

电子是如何分布的？

物质由带正电的原子核和带负电的电子组成。研究表明，这些电子只能分布在一层一层的台阶上，能量是量子化的。每一个台阶就是一个能级，而且每个能级上最多只能容纳两个电子。像很多密集的线会组成带子一样，固体中的台阶太多后也会组成一条条带子，即“能带”。能带分为导带、价带和禁带等，它的结构决定了固体的电学属性。

钽铱碲有哪些独特之处？

钽铱碲的特殊点在于它是新型材料，属于第二类拓扑半金属。根据能带理论，我们把导带没有完全填满的固体称为金属，电子可以方便地在能带里面运动而导电，比如钾、钠等。半金属是指导带与价带同时穿过费米能级但是又不重合的固体，它没有禁带，但载流子浓度比一般金属要小一些。能带拓扑则是指可以用一个不变量描述能带的全局性质，拓扑材料中存在特殊的、不同于体态的表面态。拓扑半金属根据能带形状可以分为第一类拓扑半金属和第二类拓扑半金属，第一类形状像“沙漏”，第二类形状像倾斜的“沙漏”。

研究发现，第二类拓扑半金属钽铱碲具备极高的光电探测应用潜力，是未来新型及高性能电子、光电器件的理想材料。人们可以利用它制作光学调制器、光电探测器、遥感器，高速光偏振传感光调制器和开关等。

总之，研究钽铱碲各向异性特性的动态演化对材料在偏振分辨相关的应用至关重要，为未来基于钽铱碲的电子和光电器件在强场工作环境下及光电器件在光辐射下的角度敏感工作特性提供了器件物理支持。我们期待，这些新设备将为我们以后的生活带来更多的精彩。（黄侯迪）

指导老师：中国传媒大学经济与管理学院副教授 于晗

专家：北京工业大学物理学研究员 王雯宇  

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