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快资讯：探秘微观世界“绿巨人” 我科学家研究获进展

时间 :2023-07-03 16:13:01   来源 : 光明网


(资料图)

电影《绿巨人》假设了人受到强力辐射后，诱发身体里的神秘力量，变为拥有超强力量的绿巨人。这种现实中很难实现的事情，在固体中却可以通过构造精妙的材料来实现。

6月30日，一项以“里德堡莫尔激子的实验发现”为题的研究成果发表在国际学术期刊《科学》（Science）上。中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室许杨团队首次报道了对里德堡莫尔激子的实验观测，系统地展示了对于里德堡激子的可控调节以及空间束缚，为实现基于固态体系中的里德堡态在量子科学和技术等方向上的应用提供了一条潜在的途径。

原子是构成物质的基本微观粒子。原子的电子具有分层排布的特性，当电子被激发到更外层的轨道上时，形成的原子叫做里德堡原子。这种被激发的原子由于“体型”更为庞大，被形象地称为原子界的巨人。

半导体材料中由正电荷和负电荷相互吸引组成的粒子叫做激子，对应的，激子的激发态被称为里德堡激子，同样是激子界的巨人。像“绿巨人”有超强力量一样，里德堡态的激子具有很多有意思的特性，比如可以在半导体里自由移动、能够对周围环境的改变产生较大的响应等。

上个世纪50年代在半导体材料Cu2O中首先发现一种处于激发态的电子-空穴对，即里德堡激子。尽管这样的里德堡激子与现代半导体技术更加兼容，但在三维固体体系中，想通过操纵里德堡激子的去构造稳定的实用器件仍面临激子态易缺失、调控参数少等诸多挑战。而在二维半导体材料中的里德堡激子，由于维度的降低和界面效应的增强，为研究提供了新的方向。

在过去几年中，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心许杨特聘研究员与合作者发展了一套光学“里德堡激子探测”的方法，实现对临近二维体系中新奇电子态的有效探测。然而在这些体系中，里德堡激子态与周围介电层的层间相互作用较弱，如何对里德堡激子进行调控形成强耦合态以及实现空间囚禁成为迫切需要解决的问题。

研究团队表示，正如里德堡原子间可以具有较强的相互作用和对外场的敏感性，它们形成的光悬浮阵列能够被用于量子模拟和量子计算一样，里德堡莫尔激子态的实验发现，系统地展示了对于里德堡激子的可控调节以及空间束缚，为实现基于固态体系中里德堡态在量子科学和技术等方向上的应用提供了一条潜在的途径。（记者宋雅娟）

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