科技日報記者 劉霞
美國加州大學洛杉磯分校科學家在經典量子材料1T相二硫化鉭（1T-TaS2）內，通過實驗直接觀察到液態電荷密度波存在的證據。這一突破不僅終結了長達30年的理論爭議，也為探索隱藏在復雜電子系統中的新奇物態打開了大門。相關成果發表于最新一期《自然·物理學》雜志。
電荷密度波（CDW）是一種電子在固體中自發形成的有序排列，如同在晶格中“結隊行進”。這種有序狀態會顯著影響材料的導電性能，甚至可能產生超導等奇異量子現象。物理學家曾預言：當溫度升高時，這種“凍結”的電子秩序可能像冰融化成水一樣，轉變為液態CDW，但仍保留集體行為。
團隊此次將目光投向了近年來備受關注的層狀材料1T-TaS2。為尋找液態CDW，團隊采用超快電子衍射技術，向樣品發射飛秒級光脈沖，瞬間激發電子系統，并在晶格結構尚未破壞前，“搶拍”下電子排列的瞬時圖像。
實驗發現，在升溫過程中，原本規整的網格狀電子秩序開始瓦解。先是進入一種被稱為“六方CDW”的中間態，但仍保留部分方向性；繼續加熱后，電子徹底擺脫束縛，呈現出均勻擴散的散射環。這正是理論預言中液態CDW的標志性特征。
這項研究不僅確認了1T-TaS2內存在液態CDW，更激發了對其他材料內可能存在液態CDW的研究。在高溫超導體的相圖中，類似的液態可能扮演著關鍵角色。
目前，團隊正開展后續研究。他們通過引入雜質，觀察其如何干擾液態CDW的穩定性，這是否會讓電子重新“凍結”成固態，還是推動其走向無序的玻璃態？他們還計劃把這一方法拓展至更多材料，探測那些傳統手段難以觸及的隱秘電子相。
