近日，橫濱國立大學的研究團隊在《通訊物理學》（Communications Physics）期刊上發表了一項突破性研究，揭示了鈦金屬獨特物理性質的形成機制。這項研究不僅深入探討了鈦金屬的亞原子特性，還為開發更先進的鈦合金鋪平了道路。
鈦金屬因其優異的抗腐蝕性、輕量化和高強度而廣泛應用於航空航太、醫療和精密製造等領域，然而其內部電子行為一直是科學界的一個謎。研究團隊採用一種創新方法──高次諧波產生（High harmonic generation，HHG）技術，突破了傳統研究方法的限制。
研究的第一作者片山郁文（Ikufumi Katayama）教授解釋，他們透過精確調整雷射設置，成功克服了金屬中自由電子對雷射的屏蔽效應，首次清晰觀察到鈦的電子結構行為。研究發現，鈦的獨特性質源於其特殊的單軸結構和電子在能量帶（energy bands）中的行為。
▲ 將強烈的雷射脈衝照射在鈦上會產生更高頻率的光，這揭示了由於電子運動和化學鍵變化，鈦在不同方向上的光學性質如何變化。（Source：橫濱國立大學）
透過電腦模擬，研究人員發現雷射的方向和鈦原子的排列方式影響了電子的移動和鍵合。這解釋了為何鈦的強度和韌性會隨施力方向而變化，更重要的是，研究揭示了電子在不同能量帶之間的移動與鈦的機械性質密切相關。
日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的松永哲也（Tetsuya Matsunaga）博士指出，這項研究為設計更強、更高效的鈦合金提供了新思路。不僅有助於提高現有應用領域的材料性能，還可能開拓鈦金屬在新興科技領域的應用前景。
（首圖來源：維基百科）
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