THz二維相干光譜學實驗是將兩個~ ps脈衝(E_A和E_B)依次混合在一個樣品中。一種是測量非線性訊號E_NL，它是透過分別觀察兩個脈衝和每個脈衝的差異來確定的。得到的E_NL進行傅立葉變換得到光譜資訊。人們透過分析太赫茲光子之間的有效相互作用來獲得電子之間相互作用的資訊。資料來源:Mahmood等人。

幾年來，凝聚態物理學界一直試圖更好地理解由強相互作用的粒子組成的物質系統。有趣的是，許多金屬可以被描述為具有有效的弱電子相互作用的系統，即使電子之間的相互作用通常相當強。

電子帶有電荷，當它們與其他電子相互作用時，它們會相互影響。儘管如此,由於各種原因,在金屬這些互動僅僅更改特定引數(例如,電子有效質量),但不影響系統的底層結構,它充當如果它仍然包含自由電子(即電子在原子或分子,可以應對外部力量)。這個觀察在理論上是建立在所謂的“朗道費米液體理論”的背景下的。

伊利諾斯州大學的研究人員、約翰霍普金斯大學、城市大學學院史泰登島和科羅拉多大學博爾德最近使用他們研製的一種新技術來調查的可能性強無序和高度相關和無序電子系統(例如,摻磷矽)可以對映到一個系統,沒有相互作用和固定勵磁。他們的實驗最終導致觀察到一種獨特的現象，他們稱之為邊緣費米玻璃。

這些研究人員的研究也以菲爾·安德森(Phil Anderson)的研究為基礎。安德森於1977年獲得諾貝爾獎，他的研究表明，波不能在具有足夠強隨機性的系統中傳播。這種一般的波現象，現在稱為安德森定域，適用於許多型別的波，包括聲波、電磁波和中性物質波。

過去，一些理論家提出，安德森定域也適用於電子波(即電子在其中傳播的波，在量子力學的背景下)。儘管如此，這種預測的正確性還沒有得到證實，特別是考慮到電子由於電荷而相互作用強烈。

“強烈的相互作用電子波當然可以被無序定位，但它們是否以一種與安德森定位相一致的方式來做還不清楚，”彼得阿米蒂奇，進行這項研究的研究員之一，告訴Phys.org。“絕緣體之間的相互作用很強，但關鍵的問題是它們是否像許多金屬一樣是有效無關的。我們的工作第一次表明，它們並非無關緊要。”

基本上，Armitage, Fahad Mahmood和他們的同事發現了第一個實驗證據，表明安德森定域性並不適用於電子波。為了進行實驗，他們使用了一種他們開發的新技術——太赫茲二維相干光譜學。這項技術建立在太赫茲技術的最新進展之上，該技術使產生非常大的太赫茲範圍的電場成為可能。

新太赫茲技術產生的大磁場使科學家能夠收集太赫茲光學非線性的測量。利用太赫茲二維相干光譜學，研究人員透過簡單地尋找太赫茲光子之間有效相互作用的特徵來尋找電子之間相互作用的特徵。

阿米蒂奇解釋說:“當一個物理系統被激發時，總有一定速率的能量離開系統。”“由於在大多數金屬中相互作用的感覺很弱，在這些材料中，這個速率非常小。然而，使用太赫茲二維光譜學，我們發現這些材料的速率並不小，事實上，與用來激發系統的頻率成比例。”

研究結果表明，摻磷矽和其他類似系統中的激發不能被認為是“弱相互作用”。就像許多金屬一樣，沒有證據支援非相互作用的描述。另一方面，他們發現在這些絕緣體系統中存在相互作用，但它們的強度只是與用來激發它們的頻率成正比。

阿米蒂奇說:“我們觀察到的現象可以用‘邊際費米液體’來描述，‘邊際費米液體’是一種存在於銅超導體等正常狀態的物質中的狀態，但我們仍然無法理解這種狀態。”

這個研究小組最近進行的研究清楚地表明，摻雜的矽應該被描述為一個內在的強烈相互作用的系統。在未來，這一重要的發現可能會激勵其他團隊進行類似的實驗，最終拓寬目前對其他無序電子系統(如銅超導體)的理解。

阿米蒂奇說:“我們現在正將研究中使用的技術應用到其他有趣的量子材料上，比如量子自旋液體，但我們也在努力獲得關於邊緣費米玻璃的進一步資訊。”“關於我們所發現的行為，還有很多需要從理論上理解。我們希望理論家們將使用複雜的理論結構來解決這種行為。”