研究人員將石墨烯放置在4特斯拉的磁場(chǎng)內(nèi)，在磁場(chǎng)的作用下，迫使材料中的電子形成特定的能級(jí)，該能級(jí)被稱為朗道能級(jí)。隨后，研究人員用自由電子激光器對(duì)這些能級(jí)進(jìn)行了研究。博士生Martin Mittendorff說(shuō)：“激光脈沖激發(fā)電子，使它躍遷到特定的朗道能級(jí)。然后，用有時(shí)間延遲的脈沖來(lái)探測(cè)該系統(tǒng)如何運(yùn)作。”研究人員發(fā)現(xiàn)，激光泵浦了一些新電子進(jìn)入朗道能級(jí)，然后這些朗道能級(jí)又以意想不到的方式逐漸被掏空。他們認(rèn)為這是由電子間的碰撞導(dǎo)致的。

　　Stephan Winnerl博士做了一個(gè)類(lèi)比來(lái)解釋這個(gè)過(guò)程：“想象一下，一個(gè)圖書(shū)館管理員整理一個(gè)三層書(shū)架上的圖書(shū)，她一次放置一本書(shū)，把在書(shū)架較低擱板的書(shū)放到中間擱板。她的兒子也一起‘幫’她整理，每次從中間擱板拿兩本書(shū)，一本放在頂部擱板，一本放在較低的擱板上。她的兒子非常希望中間擱板上放置的書(shū)的數(shù)量減少，即使中間隔板正是他媽媽希望放滿書(shū)的擱板。”Winnerl說(shuō)研究人員并不希望這個(gè)被稱為俄歇散射的效應(yīng)太強(qiáng)或者耗散掉能級(jí)上的電子。

　　將石墨烯放置在磁場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)了很多效應(yīng)，電子在這種體系中的動(dòng)力學(xué)之前并沒(méi)有被研究過(guò)。研究人員認(rèn)為他們發(fā)現(xiàn)的這個(gè)現(xiàn)象具有實(shí)現(xiàn)激光的可能性，而且產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)在紅外和太赫茲范圍可以任意調(diào)諧。

　　Winnerl說(shuō)：“很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，這種朗道能級(jí)激光器被認(rèn)為是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。但是現(xiàn)在，利用石墨烯，半導(dǎo)體物理學(xué)家的夢(mèng)想有可能會(huì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。”

　　這項(xiàng)工作是由DFG德國(guó)研究基金會(huì)資助，研究成果發(fā)表在Nature Physics (doi： 10.1038/nphys3164)。