晶格波动（Crystal lattice fluctuations）能够影响处于平衡态时量子材料的晶相变化，同样有可能影响光诱导晶相变化的动力学。但是人们对处于动态条件时的晶格波动情况研究非常罕见。

有鉴于此，牛津大学A. Cavalleri、马克斯普朗克物质结构与动力学研究所M. Först、M. Fechner等量子SrTiO₃量子顺电体(quantum paraelectrics)的晶格波动现象，发现在中红外光驱动作用下SrTiO₃能够形成铁电亚稳态。

本文要点：

（1）

我们在研究中发现这种中红外光驱动SrTiO₃产生晶相变化的原因是由于磁极不稳定性（polar instabilities）和反铁畸变旋转（antiferrodistortive rotations）之间相互竞争的结果，这种竞争性作用导致平衡条件下难以形成长程铁电相。

（2）

我们使用高密度的中红外脉冲光能够在17 THz下驱动Ti-O的伸缩振动，随后使用自由电子激光器的时间分辨漫反射X射线技术测试晶格波动效应。在R-point观测发现反铁磁畸变晶格波动发生长寿命的弛豫。我们认为反铁磁畸变晶格振动的增强和减弱分别是因为光学声子的四阶非线性声子相互作用或晶格应变的三阶耦合导致。本文的研究结果有助于研究光诱导铁电效应。

参考文献

Fechner, M., Först, 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