金属氧化物的性质能够实现广泛的太赫兹频光学应用。

可见光只是电磁谱的一小部分，而在人眼无法触及的频率范围内操控光波已经开启了许多技术，比如手机和CT扫描。

莱斯大学的研究人员拟制定一个计划，利用先前未被利用的电磁频谱之部分。

识别光谱中的缺口

在中红外光和远红外光中，大约在5-15太赫兹的频率范围内，以及在20-60微米的波长范围内存在一个显著的缺口，与较高的光学频率和较低的无线电频率相比，目前没有好的商业产品。

太赫兹间隙的重要性与挑战

光学技术在这个频率范围内⎯有时被称为‘新的太赫兹间隙’，因为它比0.3-30太赫兹的‘间隙’其他部分更难以接近⎯可能对研究和开发接近室温的量子材料以及用于医学诊断中感应生物分子的功能团体非常有用，。

研究人员面临的挑战是找到适合在‘新的太赫兹间隙’中传输和处理光线的合适材料。这样的光线与大多数材料的原子结构强烈相互作用，并且被它们迅速吸收。

锶钛酸盐和量子顺电特性

朱教授的团队以锶钛酸盐为媒介，将强相互作用转化为有利因素。

这种材料的原子与太赫兹光之间的耦合非常强烈，以至于形成了一种被称为声子极化子的新粒子，这些粒子被限制在材料表面上，不会在材料内部损失。

与那些仅支持较高频率和通常只在窄范围内产生声子极化子的材料不同，锶钛酸盐由于一种称为量子顺电特性的属性而可以在整个5-15太赫兹的间隙中工作。其原子表现出巨大的量子涨落并随机振动，因此能够有效地捕获光线而不被捕获的光线所限制，即使在零度开尔文下。

通过设计和制造超快速场集中器，证明了锶钛酸盐声子极化子装置在7-13太赫兹频率范围内的概念。这些装置将光脉冲压缩到比光的波长还小的体积中，并保持了较短的持续时间。因此，我们实现了接近1千兆伏特每米的强瞬变电场。

未来的影响和应用

电场强度非常大，可以用来改变材料的结构，从而创造新的电子特性，或通过微量特定分子创建新的非线性光学响应，这可以通过普通光学显微镜进行检测。朱教授表示，他的团队开发的设计和制造方法适用于许多商业可用材料，并可以实现在3-19太赫兹范围内的光子器件。