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扭一扭,二维材料变身人工量子平台:能精确捕获并操控数以百计激子

2019-02-28 09:24:00 来源: 科技日报 作者: 刘海英

科技日报华盛顿2月26日电 (记者刘海英)一个国际研究小组在近日出版的《自然》杂志上发表论文称,他们开发出一种新系?#24120;?#36890;过堆叠、扭曲两种二维材料,即可实现对单个激子的精确捕捉和操控。研究人员称,该研究成果为开发能精确监测激子的新型实验平台奠定了基础,?#22411;?#25512;动量子新?#38469;?#30740;发。

激子是与光子相互作用后产生的可移动的电子—空穴对,因具?#23567;?#20449;息记录”特性而成为量子信息?#38469;?#39046;域的重点研究对象。无论在何种?#38469;?#24212;用中利用激子的“信息记录”特性,都需要创建一个系统来捕获单个激子,否则其会随意扩散,导致无法追踪。

此次,由美国华盛顿大学、田纳西大学、橡树岭国家实验室以及中国香港大学物理学家组成的研究小组发现,当把两?#20540;?#23618;二维半导体材料———二硒化钼和二硒化钨堆叠在一起并进行扭曲后,会形成一种类似高尔夫球表面纹理的、被称为“莫尔图案”的纳米级“超晶格”结构,其一个个有序排列的陷阱,会在绝对零度以上几摄氏度的温度下,捕获激子。

与过去科学家开发的可捕获几个彼此接近的激子的?#38469;?#30456;比,新系统有着明显优势。除在捕获能力上要大大超出旧有手段,能同时捕获数以百计的激子外,新系统还能让科学家对捕获陷阱及其中激子进行精确控制,他们只需改变两种二维材料堆叠的扭曲角度,即可观察到激子中不同的光学性质。例如,在扭曲角度为0和60度的系统中,激子会显示出明显不同的磁矩。

研究人员表示,这种用于对激子进行精确控?#39057;?#20154;工量子平台是一个令人激动的系?#24120;?#23558;有助于推动新型量子设备的开发。他们希望未来能够系统地研究扭曲角微小变化的影响,更好地调节激子陷阱之间的距离,以便科学家能在激子相互作用时探测它们的量子力学特性。

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责任编辑: 夏青
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