可见光只是电磁波谱的一小部分，而对超出人类视觉频率的光波的操纵使手机和CT扫描等技术成为可能。
莱斯大学的研究人员有一个利用以前未使用的频谱部分的计划。
赖斯大学三年级博士生、发表在《先进材料》(Advanced Materials)杂志上的一篇文章的主要作者徐睿(Rui Xu)说:“中红外线和远红外之间存在明显的差距，大约在5-15太赫兹的频率和20-60微米的波长之间，与更高的光学频率和更低的无线电频率相比，没有好的商业产品。”
这项研究是在新兴量子和超快材料实验室进行的，合作者是William Marsh Rice主席兼材料科学和纳米工程助理教授Hanyu Zhu。
朱说:“这个频率区域的光学技术——有时被称为‘新太赫兹间隙’，因为它比0.3-30太赫兹‘间隙’的其余部分更难接近——对于研究和开发接近室温的量子电子学量子材料非常有用，也可以用于医学诊断的生物分子中的传感官能团。”
研究人员面临的挑战是找到合适的材料来在“新太赫兹间隙”中携带和处理光。这种光与大多数材料的原子结构发生强烈的相互作用，并很快被它们吸收。朱的团队利用钛酸锶，一种锶和钛的氧化物，将这种强相互作用转化为优势。
徐说:“它的原子与太赫兹光的耦合非常强烈，以至于它们形成了一种叫做声子极化子的新粒子，这种粒子被限制在材料的表面，而不会在材料内部消失。”
不像其他材料支持更高频率的声子极化子，通常在狭窄的范围内，钛酸锶在整个5-15太赫兹的间隙内工作，因为一种被称为量子对电的特性。它的原子表现出巨大的量子涨落和随机振动，从而有效地捕获光，而不会被捕获的光自我捕获，即使在零开尔文。
“我们通过设计和制造超快场聚光器，在7-13太赫兹的频率范围内证明了钛酸锶声子极化子器件的概念，”徐说。“该设备将光脉冲压缩到比光波长更小的体积中，并保持较短的持续时间。因此，我们实现了接近每米1千兆伏的强瞬态电场。”
电场是如此之强，以至于它可以用来改变材料的结构，以产生新的电子特性，或者通过普通光学显微镜可以检测到的微量特定分子产生新的非线性光学响应。朱说，他的团队开发的设计和制造方法适用于许多商业上可用的材料，可以实现3-19太赫兹范围内的光子器件。
该论文的其他共同作者是材料科学与纳米工程博士后研究员陈晓彤;Elizabeth Blackert和Tong Lin，材料科学与纳米工程博士生;罗家明，应用物理专业三年级博士生;Alyssa Moon，现就职于德州农工大学，曾就读于莱斯大学的纳米技术研究经验本科生项目;以及莱斯大学材料科学和纳米工程专业的大四学生哈利勒·杰贝利。
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