光到底是什么，它是由什么构成的？这是一个古老的问题，可以追溯到古代，也是科学家为了解现实的本质而进行的最重要的调查之一。
光——一种能量形式，当它从物体上反弹时，让我们看到世界——这个问题在科学界引起了如此激烈的辩论和讨论，以至于它催生了一个全新的领域：量子力学。
关于光的本质的争论背后是另一个谜团。也就是说，光的行为是像波还是粒子？当阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）在20世纪初提出光在自然界中既是微粒（含有称为光子的小粒子）又是波状时，许多人对他的发现感到满意，尽管有点不安。
爱因斯坦通过他对所谓的光电效应的研究来支持他的新理论，这为他赢得了1921年的诺贝尔物理学奖。光电效应由海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz）于1887年首次发现，描述了光在照射材料时导致电子从材料上弹出的过程。
现在，研究人员用来探测材料的化学和电子特性的领先实验方法，光发射已经为一系列技术提供了实际应用，特别是那些依赖于光检测或电子束产生的技术，如医学成像设备和半导体制造等。
但是东北大学的研究人员已经做出了一项发现，挑战了我们对光发射应该如何工作的了解，为重新理解光如何与材料相互作用奠定了基础。
在 3 月 8 日发表在《自然》杂志上的一篇论文中，研究人员观察到了一种特定材料钛酸锶的“不寻常的光发射特性”，钛酸锶是半个多世纪前首次流行使用的两种化学元素的氧化物，主要用作钻石仿品。
在实验上，研究人员使用钛酸锶作为光电阴极，或可以通过光电效应将光转化为工程表面的电子。
光电阴极也用于光电探测器或传感设备，例如光电倍增管;它们还用于红外观察器、条纹相机、图像增强器（或图像放大器）和图像转换器。
钛酸锶历来被忽视为潜在的光电阴极候选者，东北大学杰出物理学教授Arun Bansil说，他是这项研究的合著者。
Bansil说，使用10 eV（电子伏特）范围内的几种光子能量，研究人员能够产生比以前见过的更强的“非常强烈的相干二次光发射”。
“这是一件大事，因为在我们对光发射的现有理解中，没有任何机制可以产生这样的效果，”Bansil说。“换句话说，我们目前没有任何理论，所以从这个意义上说，这是一个奇迹般的突破。
二次电子发射描述了一种现象，其中脱落的初级电子在喷射之前由于材料内的碰撞而遭受能量损失。
“当你激发电子时，其中一些电子实际上会从固体中出来，”Bansil说。“初级电子是指那些没有散射的电子，而二次电子意味着它们在从固体中出来之前经历了碰撞。
包括来自中国西湖大学，芬兰拉彭兰塔 – 拉赫蒂理工大学（LUT）和东北大学的科学家在内的研究小组表示，这样的结果指向尚未理解的“潜在的新过程”。
“观察到的二次光发射相干性的出现表明，在当前理论光发射框架中包含的过程之上，发展了一个潜在的新过程，”研究人员写道。
Bansil说，这些结果颠覆了科学家们对光发射过程的了解，为利用这些复杂量子材料的力量的各行各业的新应用打开了大门。
“我们都认为我们理解了这里涉及的基本物理学，以至于应用程序的发展符合某种理论和思想范式，”Bansil说。“正如大自然经常做的那样，这就是这篇论文向所有这些抛出曲线球的地方。
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