来源：optics.org; 电子科技大学红外毫米波与太赫兹研究院 崔凯 编译

太赫兹电磁脉冲控制数据存储材料的物理结构。图片来源：京都大学/ Hirori实验室

    一个科学家小组创造了世界上最强大的太赫兹电磁脉冲，以精确控制数据存储材料如何转换物理形态。这一发现可能有助于缩小内存设备的尺寸，最终彻底改变计算机处理信息的方式。

    光盘也许已经过时了，但它们可能已经激发了下一代计算机纳米技术。CD中的玻璃层由相变材料组成，当光脉冲使玻璃层的小区域中的晶体生长或熔化时，相变材料可以用信息编码。

    由电脉冲而不是光触发的相变材料将提供新的存储技术，与当前许多类型的存储设备相比，具有更稳定和更迅速的操作。此外，降低相变材料中的存储位点可以增加存储密度。但是这仍然具有挑战性，因为难以控制结晶和非晶化（熔融）过程。

    在《物理评论快报》的一篇文章中提到了这个问题，由京都大学领导的科学家小组在应用高功率太赫兹脉冲作为触发器后，观察了由锗、锑和碲或GST组成的相变材料中单个晶体的纳米级生长。

    该小组负责人Hideki Hirori解释说：“在电场作用下GST的结晶和非晶化难以控制的一个原因是与电输入相关的微米尺度的热扩散效应，这也有助于结晶。幸运的是，太赫兹技术已经成熟，我们可以利用短脉冲产生强电场，同时抑制加热效应。”

    Hirori和他的同事们开发了一个太赫兹脉冲发生器，它可以在一对金制天线上传输超短和高强度的太赫兹脉冲。这些脉冲在GST样品中产生了与电开关器件相当的电场。重要的是，这种方法大大减少了热扩散，因为太赫兹脉冲的持续时间非常短，大约为1皮秒，即10^-12秒，从而能够对GST结晶的速度和方向进行精确控制。结晶区在金制天线之间沿场方向以每脉冲几纳米的直线生长。

    当研究小组追踪结晶的逐步变化同时增加太赫兹脉冲的数目时，他们惊讶地发现，在一定点之后，晶体电导率迅速加快，而不是随着太赫兹脉冲强度的增加而增加。研究人员假设，晶体中的电子在不同状态之间跃迁，给系统增加了意想不到的热源，促进了结晶。

    Hirori解释说：“我们的实验揭示了如何在GST中实现纳米尺度和方向控制的晶体生长。我们还发现了一种现象，这种现象应该有助于新器件的设计，并最终实现这种材料所承诺的快速和稳定的数字信息处理潜力。”