德國亥姆霍茲德累斯頓羅森多夫研究中心(HZDR)領導的國際研究小組，在強磁場作用下，對石墨烯中電子的動力學研究有望促進新型寬帶激光器的研制。
研究人員將石墨烯放置在4特斯拉的磁場內，在磁場的作用下，迫使材料中的電子形成特定的能級，該能級被稱為朗道能級。隨后，研究人員用自由電子激光器對這些能級進行了研究。博士生Martin Mittendorff說：“激光脈沖激發電子，使它躍遷到特定的朗道能級。然后，用有時間延遲的脈沖來探測該系統如何運作。”研究人員發現，激光泵浦了一些新電子進入朗道能級，然后這些朗道能級又以意想不到的方式逐漸被掏空。他們認為這是由電子間的碰撞導致的。
Stephan Winnerl博士做了一個類比來解釋這個過程：“想象一下，一個圖書館管理員整理一個三層書架上的圖書，她一次放置一本書，把在書架較低擱板的書放到中間擱板。她的兒子也一起‘幫’她整理，每次從中間擱板拿兩本書，一本放在頂部擱板，一本放在較低的擱板上。她的兒子非常希望中間擱板上放置的書的數量減少，即使中間隔板正是他媽媽希望放滿書的擱板。”Winnerl說研究人員并不希望這個被稱為俄歇散射的效應太強或者耗散掉能級上的電子。
將石墨烯放置在磁場中發現了很多效應，電子在這種體系中的動力學之前并沒有被研究過。研究人員認為他們發現的這個現象具有實現激光的可能性，而且產生的激光波長在紅外和太赫茲范圍可以任意調諧。
Winnerl說：“很長一段時間以來，這種朗道能級激光器被認為是無法實現的。但是現在，利用石墨烯，半導體物理學家的夢想有可能會變為現實。”
這項工作是由DFG德國研究基金會資助，研究成果發表在Nature Physics (doi： 10.1038/nphys3164)。
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