基于新量子理論提出的分子光致相時間分辨光譜示意圖。 激光脈沖發射分子后，發射信號被檢測器收集，從而形成實時域中激子動力學的多維圖像。來源：張哲東博士/臺灣城市大學
由臺灣城市大學（城大）化學家領導的團隊最近開發了一種新的量子理論，可以解釋物質的“光誘導相”并預測其新功能。 新理論有可能徹底改變溫度量子光子學和量子控制領域。 它還為各種下一代基于光的應用打開了大門，例如光通信、量子計算和光采集技術。
科學家們在物質中發現了奇怪的相，不僅是普通相，還有被稱為液體、液態和液相的相。 物質在原子在空間中進行單獨排列的不同階段可能具有不同的屬性。 作為一類新發現的相，光誘導相在過去六年中引起了科學家的廣泛關注，因為它們被認為是新型光伏電池板和新物理平臺的有前途的平臺，以及現代光伏發電的新途徑。量子技術。
領導這項研究的城大化學系助理院長張哲東博士解釋說：“光敏分子的超快過程量子物理學七個理論，例如電子轉移和能量重新分配，通常是皮秒（10-15秒）的量級，這是非常重要的。對于光捕獲設備來說，能量轉換和量子估計具有廣泛的重要性。該研究結果發表在《物理評論快報》雜志上，標題為“分子極化子的多維相干光譜：如何”。
“然而，對這一過程的研究充滿了深刻性。大多數與光致相相關的現有理論都遇到了時間和能量尺度的困難，因此無法解釋分子的瞬態特性和超快過程。這些都帶來了根本性的限制關于尋找物質的光誘導相，”張博士說。
為了解決這個難題，張博士和他的合作者開發了一種新穎的量子理論，用于分子光誘導相中的光信號傳導，這是世界首創。 新理論通過物理分析與數值模擬相結合，實時解釋了分子的爆發動力學和光學特性，克服了現有理論和技術帶來的困難。
新理論將先進的量子電熱學集成到超快光譜中。 它使用現代代數來解釋分子的非線性動力學，這為開發最先進的激光和材料表征技術提供了基礎。 因此量子物理學七個理論，它為光學測量和量子計量學提供了新原理。
“我們的新理論非常令人著迷的是，一簇分子的協作運動表現出一種波狀行為，可以傳播很遠的距離。這在傳統研究中很難實現。這些集體運動可以存在，而不是以前“只有在超高溫下才能實現。這意味著在溫度下精確控制和傳感器粒子運動是可行的。這可能會開辟新的研究領域，例如集體驅動的物理學，這可能會徹底改變光物理學研究，”張博士說。
新的量子理論使得下一代光捕獲和發射裝置的設計以及激光操縱和測量成為可能。 由光誘導的分子協同作用形成的相干性可以導致明亮的光發射。 正在研究的光致物質相的光譜探針可以幫助開發下一代光學傳感器技術和量子計量學。
在更大范圍內，光誘導相可以實現各種新穎的基于光的跨學科應用，例如光通信、生物成像、物理催化控制以及以節能形式指定光捕獲裝置。
在不久的將來，研究人員計劃探索光致相及其對量子材料的影響，并在量子糾纏的背景下開發新的光譜技術和測量。
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