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晶格波動（Crystal lattice fluctuations）能夠影響處于平衡態時量子材料的晶相變化，同樣有可能影響光誘導晶相變化的動力學。但是人們對處于動態條件時的晶格波動情況研究非常罕見。

有鑒于此，牛津大學A. Cavalleri、馬克斯普朗克物質結構與動力學研究所M. F?rst、M. Fechner等量子SrTiO₃量子順電體(quantum paraelectrics)的晶格波動現象，發現在中紅外光驅動作用下SrTiO₃能夠形成鐵電亞穩態。

本文要點：

（1）

我們在研究中發現這種中紅外光驅動SrTiO₃產生晶相變化的原因是由于磁極不穩定性（polar instabilities）和反鐵畸變旋轉（antiferrodistortive rotations）之間相互競爭的結果，這種競爭性作用導致平衡條件下難以形成長程鐵電相。

（2）

我們使用高密度的中紅外脈沖光能夠在17 THz下驅動Ti-O的伸縮振動，隨后使用自由電子激光器的時間分辨漫反射X射線技術測試晶格波動效應。在R-point觀測發現反鐵磁畸變晶格波動發生長壽命的弛豫。我們認為反鐵磁畸變晶格振動的增強和減弱分別是因為光學聲子的四階非線性聲子相互作用或晶格應變的三階耦合導致。本文的研究結果有助于研究光誘導鐵電效應。

參考文獻

Fechner, M., F?rst, M., Orenstein, G. et al. Quenched lattice fluctuations in optically driven SrTiO₃. Nat. Mater. (2024)

DOI: 10.1038/s41563-023-01791-y

https://www.nature.com/articles/s41563-023-01791-y