材料科学家可能很快就能用光去控制材料特性。最近，由京都大学和久留米工业大学的研究人员组成的一个团队发现了一个标度定律，它决定了层状钙钛矿材料Ca2RuO4中的高次谐波产生。他们的研究发表在近期的《物理评论快报》上。

高次谐波产生(High Harmonic Generation) 是一种极端的非线性光学现象，由于与高强度的光发生相互作用，材料会发射极紫外光。由于这些固体材料中电子之间的强相互作用，我们只能通过了解这些电子在存在光的情况下如何移动来确定高次谐波产生的特性。

该研究作者Kento Uchida说：“这种现象最初是在原子气体系统中观察到的，它为此后的阿秒科学铺平了道路。但在一些强相关的固体中，它稍微变得更难以预测，比如Ca₂RuO₄。”

为了解决这个从未通过实验得到证实的问题，该研究小组着手观察Ca₂RuO₄中温度与光子发射之间的关系。他们使用中红外脉冲来测量和绘制从极低的50k到中等的290k温度下高次谐波产生的强度。

在极低的温度下，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，光子的发射会继续增强。研究小组发现，这种发射产生在材料是莫特绝缘体的阶段，电子和高间隙能量之间的强排斥将金属从导电体转变为绝缘体。

这种标度定律可以指导理论研究，以对强相关材料中的非平衡电子动力学进行更精细的描述——这是凝聚态物理学中的一个核心问题。Uchida说道：“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。我们的发现还为材料设计提供了基础，能促进实现更高效的非线性光学器件。”（编译:Qtech）