IF 32.3！太赫兹光子实现二维材料中三重子的超快速开关

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外部控制光学激发对于操纵光物质耦合至关重要，在光子技术中备受青睐。单层半导体中的激子在这方面成为独特的纳米尺度平台，提供强光物质耦合、自旋-谷锁定和卓越的可调性。至关重要的是，由于激子发射体与自由电荷载流子的有效相互作用，形成了被称为三重子和费米极化子的新准粒子，它们允许电气开关其光学响应。然而，这些状态的光发射调谐速度存在重大限制，将大多数应用限制在本质上静态的regime。在这里，我们通过在光学注入后施加太赫兹光谱范围的短脉冲，展示了单层半导体中激子光发射体在超快皮秒时间尺度上的开关。该过程基于通过吸收太赫兹光子引起光电分离，从而实现三重子到激子的快速转换。通过监测光学泵浦/太赫兹推动实验中的时间分辨发射动力学，我们实现了所需的共振条件，并展示了该过程随延迟时间和太赫兹脉冲功率的可调性。我们的结果为复合玻色-费米混合物发光激发的基础研究提供了一种多功能的实验工具，并为基于原子层薄材料的新型纳米光子器件的技术发展开辟了道路。

创新点：

1. 实现了二维材料中三重子到激子的超快速（皮秒级）光学开关。

2. 利用太赫兹光子诱导光电分离来控制激子态。

3. 通过光学泵浦/太赫兹推动实验技术，实现了过程的精确控制和调谐。

4. 为研究复合玻色-费米混合物的发光激发提供了新的实验方法。

对科研工作的启发：

1. 跨学科研究的重要性：结合了光学、材料科学和量子物理。

2. 新技术带来新突破：太赫兹技术在纳米尺度光电子学中的应用。

3. 基础研究与应用潜力的结合：从基础物理现象到潜在的器件应用。

4. 时间分辨测量技术的重要性：在超快过程研究中起关键作用。

思路延伸：

1. 探索其他二维材料体系中的类似现象，如过渡金属二硫化物等。

2. 研究太赫兹控制在量子信息处理中的潜在应用。

3. 开发基于此技术的新型高速光电子器件。

4. 探索利用此技术实现量子态的精确操控。

5. 研究温度、外部电场等因素对此过程的影响。

Ultrafast switching of trions in 2D materials by terahertz photons

Tommaso Venanzi, Marzia Cuccu, Raul Perea-Causin, Xiaoxiao Sun, Samuel Brem, Daniel Erkensten, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Ermin Malic, Manfred Helm, Stephan Winnerl, Alexey Chernikov

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