哥伦比亚大学的工程师和马克斯普朗克物质结构与动力学的理论合作者发现，将激光与晶格振动配对可以增强层状二维材料的非线性光学特性。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

　　塞西莉亚·陈是哥伦比亚大学工程专业的博士生，也是最近这篇论文的合著者，她和来自亚历山大·盖塔量子与非线性光子学小组的同事们使用了六方氮化硼(hBN)。hBN是一种类似于石墨烯的二维材料:它的原子排列成蜂巢状的重复图案，可以剥落成具有独特量子特性的薄层。Chen指出，hBN在室温下是稳定的，它的组成元素——硼和氮——非常轻。这意味着它们振动得非常快。

　　原子振动发生在绝对零度以上的所有物质中。这种运动可以量化为具有特定共振的准粒子，称为声子;在hBN的例子中，研究小组对41太赫兹振动的光学声子模式感兴趣，对应于7.3 μm的波长，处于电磁波谱的中红外区域。

　　虽然中红外波长被认为是短的，因此，高能量，在晶体振动的图片中，它们被认为是非常长和低能量的，在大多数激光光学研究中，绝大多数实验和研究是在可见光到近红外范围内进行的，大约400纳米到2微米。

　　当他们将激光系统调到7.3 μm的hBN频率时，Chen和他的博士生Jared Ginsberg(现在是美国银行的数据科学家)和博士后Mehdi Jadidi(现在是量子计算公司PsiQuantum的团队负责人)能够相干地同时驱动hBN晶体的声子和电子，从而有效地从介质中产生新的光学频率-非线性光学的基本目标。由马克斯普朗克大学安吉尔·卢比奥教授领导的研究小组领导的理论工作帮助实验团队理解了他们的结果。

　　利用市售的台式中红外激光器，他们探索了声子介导的四波混频非线性光学过程，以产生接近于光信号的均匀谐波的光。他们还观察到，与不激发声子相比，第三次谐波的产生增加了30倍以上。

　　陈说:“我们很兴奋地证明，用激光驱动放大自然声子运动可以增强非线性光学效应，并产生新的频率。”该团队计划在未来的工作中探索如何利用光来修饰hBN和类似的材料。