作者:劳拉·卡斯塔尼翁，东北大学 学分:汉娜·摩尔/东北大学 人类研究电荷已经有几千年了，其结果塑造了现代文明
我们的日常生活依赖于电灯、智能手机、汽车和电脑，这是第一个注意到静电电击或闪电的人无法想象的
现在，东北大学的物理学家发现了一种操纵电荷的新方法
我们技术未来的变化可能是巨大的
“当这种现象被发现时，想象力是极限，”物理学副教授纳粹党所用的十字记号卡尔说
“它可能会改变我们检测和传递信号的方式
它可以改变我们感知事物和信息存储的方式，以及我们可能还没有想到的可能性
" 移动、操纵和储存电子的能力是绝大多数现代技术的关键，无论我们是试图从太阳中获取能量还是玩植物大战
僵尸在我们的手机上
在《纳米尺度》杂志上发表的一篇论文中，研究人员描述了一种让电子做一些全新事情的方法:将它们自己均匀地分布成一种静止的晶体模式
“我很想说这几乎像是一个新的阶段，”卡尔说
“因为它只是纯粹的电子产品
" 这种现象是在研究人员用只有几个原子厚的晶体材料进行实验时出现的，这种晶体材料被称为二维材料
这些材料由原子的重复图案组成，就像一个无尽的棋盘，并且非常薄，其中的电子只能在二维空间移动
堆叠这些超薄材料可以产生不同寻常的效果，因为这些层在量子水平上相互作用
卡尔和他的同事们正在研究两种这样的二维材料，硒化铋和过渡金属二硫化物，它们像纸片一样层层叠叠
这时候事情开始变得奇怪
电子应该相互排斥——它们带负电，远离其他带负电的东西
但这不是这些层中的电子在做的事情
他们正在形成一个固定的模式
“从某些角度来看，这些材料似乎形成了一种共享电子的方式，最终形成了几何周期的第三晶格，”卡尔说
“位于两层之间的一组完全可重复的纯电子水坑
" 起初，卡尔认为这个结果是个错误
二维材料的晶体结构太小，无法直接观察，所以物理学家使用特殊的显微镜发射电子束而不是光
当电子穿过材料时，它们会相互干扰，形成一个图案
具体的模式(和一堆数学)可以用来重建二维材料的形状
大学物理学特聘教授阿伦·班西尔(左)和物理学副教授纳粹党所用的十字记号卡尔偶然发现了操纵电子电荷的新方法
学分:马修·莫多诺/东北大学 当最终的图案显示第三层不可能来自另外两层时，卡尔认为在材料的制作或测量过程中出现了问题
以前也观察到类似的现象，但只是在极低的温度下
卡尔的观察是在室温下进行的
“你有没有走进一片草地，看到一棵挂着芒果的苹果树？”卡尔问道
“我们当然认为有问题
这不可能发生
" 但是经过博士生扎卡里亚·亨尼格豪森的反复测试和实验，他们的结果还是一样的
在二维材料之间出现了一种新的带电荷斑点的晶格模式
且图案随着两个夹层取向而改变
当卡尔和他的团队一直在进行实验研究时，东北大学杰出的物理学教授阿伦·班希尔和博士生奇托弗·莱恩正在研究理论上的可能性，以了解这是如何发生的
班西尔解释说，材料中的电子总是在反弹，因为它们被带正电荷的原子核吸引，并被其他带负电荷的电子排斥
但在这种情况下，这些电荷的分布方式是以特定的模式汇集电子
“它们产生了这些区域，如果你喜欢的话，这些区域在潜在的景观中有某种沟渠，足以迫使这些电子产生这些电荷水坑，”班西尔说
“电子形成水坑的唯一原因是因为那里有一个潜在的洞
" 班西尔说，可以说，这些沟渠是由量子力学和物理因素结合而成的
当两个重复的图案或网格偏移时，它们结合起来形成一个新的图案(你可以在家里通过重叠两个平梳的齿来复制这个图案)
每种二维材料都有一个重复的结构，研究人员证明了当这些材料堆叠时产生的图案决定了电子的最终位置
“这就是量子力学有利于水坑存在的地方，”卡尔说
“它几乎是在引导那些电子水坑留在那里，而不是其他地方
令人着迷
" 虽然对这一现象的理解还处于起步阶段，但它有可能影响电子、传感和检测系统以及信息处理的未来
卡尔说:“目前令人兴奋的是能够潜在地展示一些人们以前从未想过会在室温下存在的东西。”
“现在，就我们如何驾驭它而言，天空是个极限
"
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