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京都大学和久留米工业大学的研究人员发现了一种标度律，它决定了固体层状钙钛矿材料 Ca2RuO4 中高次谐波的产生。通过该发现，科技人员可以利用光来控制材料的特性。
高次谐波产生是一种非线性光学现象，材料与强光相互作用发射出极紫外光子。
”非线性光学最初在原子气体中被观察到，并且为阿秒科学的发展铺平了道路。”京都大学研究院Kento Uchida提到，“但在一些强相关的固 体中，比如 Ca2RuO4，非线性光学现象不容易被观测到。
莫特绝缘 Ca2RuO4 中新发现的标度律的图形表示
由于强相关固体中电子之间的强相互作用，研究人员只能通过了解这些电子在光照射下如何移动来确定高次谐波产生的特性。
为了解决这一问题，研究团队开始观察Ca2RuO4中温度与光子发射的关系。他们使用中红外脉冲来测量从50到290开尔文下产生的高次谐波强度。
在温度为50开时，该团队记录到高次谐波产生的强度是室温下的数百倍。随着间隙能量（电子导电所需的能量）的增加以及温度的下降，光子发射继续增强。
团队发现，这种发射发生在材料的莫特绝缘阶段，电子和高间隙能量之间的强排斥将金属从导体转变为绝缘体。
Uchida提到，“我们发现强相关材料中的高次谐波高度依赖于材料的间隙能量。”
标度律不仅取决于材料的间隙能量，还取决于光子发射能量。单粒子模型中的电子结构变化不适用于解释标度律。而且据研究人员所知，在简单的Mott-Hubbard模型中，以前的高谐波产生理论研究也没有预测到。 结果表明，强相关材料的高非线性光学响应受到多自由度和电子-电子相关性之间竞争的影响。
研究人员预测，标度律可以将理论研究引导到更精确地描述强相关材料中的非平衡电子动力学这种凝聚态物理学的核心问题中去。
Uchida认为，他们的研究结果同时为材料设计提供了基础，从而实现更高效的非线性光学器件。
该研究被发表在Physical Review Letters。
论文来源：http://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.127401
文章来源：http://www.photonics.com/Articles/Scaling_Law_Enables_Optical_Control_of_Material/a67917
