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在过去的十年里，许多物理学研究探索了如何利用激光或微波源产生振荡电场来动态地改变材料的性能。在《自然物理》上发表的一项新研究中，哥本哈根大学和新加坡南洋理工大学(NTU)的两名科学家以这些研究成果为基础，揭示了非磁性相互作用金属自发磁化的机制。纳米等离子体实验表明，当纳米级金属系统中的电子被集体激发时，它们实际上可以独自产生极其强烈的振荡电场。科学家发现当这些材料内部的‘内部场’反馈回来改变材料本身的性质时，可能会出现什么新现象。 内部场是强振荡电场，它来自于一种叫做等离子体激元的金属中的电荷振荡。等离子体激元通常用于在纳米尺度上将光限制在远低于其原始波长的长度范围内，并指导其在器件中的传播。等离子体的详细行为(例如它振荡的频率、它的手性等)直接取决于材料的性质，例如电子带结构，通常，这些材料细节被认为是所选材料的固定数量。要得到一种不同类型的等离子体，传统上必须使用不同的材料。所以，科学家们想知道是否有办法绕过这个限制。 重要的是，如果电浆子强大的内部场，可以改变材料的电子能带结构，从而改变材料的性质，它也会改变电浆子，建立一个反馈回路，使电浆子具有新的行为类型。意识到激发态材料内部的振荡场可以改变其电子特性，就着手用最简单的设置来演示这个概念。因此决定研究纳米级石墨烯圆盘，因为石墨烯是一种广泛使用的高质量材料，具有观察这种效应的良好特性。利用这一设置，科学家证明了从内部场反馈的集体模式可以触发不稳定自发磁化系统条件，从理论上分析了石墨烯片中的等离子体激元。 在线性偏振辐照下的变化规律，发现当光强较低时，等离子体激元应沿光偏振方向振荡。然而，在临界强度以上，理论分析表明，等离子体可以自发地选择旋转，获得一种原本不存在于金属盘或辐照光中的旋向性。通过这种方式，等离子体激元获得了一种‘独立的生命’(自发地选择了一种手性)，它既不同于宿主物质(金属盘)，也不同于驱动它的光场(线性偏振辐照)。在研究表明，驱动系统的集体模式有时可以呈现出“它们自己的生命”，表现出独特、自发打破对称性的现象，这些现象独立于潜在的平衡阶段。 尽管研究人员用纳米级石墨烯片阐明了这一原理，但它也适用于其他材料。进行分析时的关键观察是，从材料内部电子的角度来看，场就是电场“不管这个振荡场是由激光从外部照射到材料上(正如之前研究的那样)产生的，还是由材料内部所有其他电子共同产生。这开启了一个新可能性的世界，在这个世界里，由材料集体激励产生的内部场可能会导致各种各样的新现象。集体模式的性质，比如等离子体激元，通常都“锁定”在它们的宿主物质上。然而，有趣的是，观察证明，等离子体激元可以反抗这种对宿主物质的“锁定”。 研究表明等离子体激元可能具有不同于承载它们底层物质的相。这项研究提供了新的有价值洞见，揭示了材料内部，尤其是非磁性金属内部的电场是如何改变某些特性。到目前为止，研究人员专注于等离子体激元的不同阶段，但现在正计划研究其可能表现出类似对称性破坏现象的集体模式。科学家希望在不久的将来，预测能在实验中得到证实，在理论层面，有许多基本问题需要探索，关于预测的非平衡自发对称性破坏的本质，以及对其他物理系统和行为类型的扩展，还计划研究这一现象的可能应用，例如在光电子领域。
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