作者:苏黎世联邦理工学院物理系Andreas Trabesinger
当一层中的空穴(以绿色显示)与另一层中的激子(黑色和红色)在空间上重叠时，空穴可以隧穿并与激子形成Feshbach分子
信用:Yuya Shimazaki 探索强相互作用量子粒子的性质和行为是现代物理学的前沿领域之一
不仅有许多悬而未决的问题等待解决，其中一些问题已经存在了几十年(想想高温超导)
同样重要的是，目前的分析和数值工具基本上无法进入量子多体物理的各种状态
特别是对于这些情况，人们寻求实验平台，在其中粒子之间的相互作用可以被控制和调节，从而允许对宽参数范围的系统探索
一个这样的实验平台是精心设计的二维(2D)材料堆
在过去的几年里，这些“设计量子材料”使得相关电子态的独特研究成为可能
然而，一旦制造了叠层，量子态之间的相互作用强度通常是固定的
现在，量子电子学研究所的阿塔契莫格鲁教授小组报告了一种绕过这一限制的方法
他们在《科学》杂志上发表文章，介绍了一种通过施加电场来调节2D异质结构相互作用强度的通用方法
扭转的力量 自2004年首次成功分离和表征石墨烯(单层碳原子)以来，二维材料一直是固态研究的焦点
从那以后，这个领域以惊人的速度扩展，但在三年前得到了显著的提升，当时研究表明，两个相对于彼此成小角度排列的石墨烯层可以容纳由电子相互作用主导的各种有趣的现象
这种“扭曲双层”系统，也被称为莫尔结构，随后也用其他2D材料产生，最著名的是过渡金属二硫化物(TMDs)
去年，伊玛莫卢小组证明了由六角氮化硼(hBN)制成的单层势垒分隔的TMD材料二硒钼(MoSe2)的两个单层产生了莫尔结构，其中出现了强关联的量子态
除了纯电子态之外，这些材料还表现出混合的光-物质态，这最终使得能够通过光谱学来研究这些异质结构——这是石墨烯不可能做到的
但是，尽管这些MoSe2/hBN/MoSe2结构提供了令人着迷的多体物理，但它们与许多其他固态平台有一个共同的缺点:关键参数在制造过程中或多或少是固定的
为了改变这种情况，由博士后伊多·施瓦茨和尤亚·岛崎领导的团队现在采用了一种工具，这种工具被广泛用于以可调性著称的平台——超冷原子量子气体的实验中
Feshbach共振变成电的 施瓦茨、岛崎和他们的同事证明了他们可以在他们的系统中诱导所谓的费希巴赫共振
本质上，这些允许通过使量子实体与束缚态共振来调节它们之间的相互作用强度
在ETH团队探索的案例中，这些束缚态位于一层中的激子(利用系统中的光学跃迁产生)和另一层中的空穴之间
结果表明，当激子和空穴在空间上重叠时，后者可以隧穿到另一层，形成层间激子-空穴“分子”(见图)
至关重要的是，激子-空穴相互作用的相关层间相互作用强度可以很容易地通过电场来改变
“Feshbach分子”结合能的这种电可调性与原子系统形成对比，在原子系统中，Feshbach共振通常由磁场控制
此外，施瓦茨、岛崎等人的实验
产生第一个在真正的2D系统中发生的费希巴赫共振，这本身就很有趣
然而，更重要的可能是，现在在MoSe2/hBN/ MoSe2异质结构中探索的电可调Feshbach共振应该是具有电子或空穴相干隧穿的双层系统的一般特征
这意味着新引入的“调谐旋钮”可能会成为基于2D材料的广泛固态平台的通用工具，从而为量子多体系统的更广泛实验探索打开有趣的前景
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
