新加坡国立大学
有机-2D异质结构中的电荷转移激子:显示ZnPc-MoS2有机-2D异质结构中电荷转移激子的示意图
ZnPc/MoS2异质结构中最低能量的电荷转移激子被预测在50 K到100 K左右经历玻色-爱因斯坦凝聚
学分:新加坡国立大学 新加坡国立大学的研究人员预测，在二维(2D)半导体材料上包含有机分子的系统中，一种被称为玻色-爱因斯坦凝聚体的奇异物质状态可以在相对较高的温度下(大约50 K到100 K)存在
玻色-爱因斯坦凝聚是一种物质状态，其中所有粒子具有相同的能量，并且完全协调
从物理角度来看，这些粒子聚集在一起，开始表现得好像它们是一个更大的粒子的一部分
2001年诺贝尔物理学奖授予实现玻色-爱因斯坦凝聚
这一惊人的突破首先是在20 nK的超低温下通过铷原子的收集实现的
这种对物质状态的控制有望带来技术突破，也能实现超流
在这项工作中，来自新加坡国立大学物理系的奎克·苏樱教授和她的博士后
乌尔曼·坎坎通过计算预测，在有机2D材料系统中，玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)可以在50 K到100 K左右发生(见图)
这个BEC温度比以前用原子达到的温度高几个数量级
在有机-2D材料系统中凝聚的粒子是束缚的电子-空穴对(激子)，通过光的照射在系统中被诱导
电子存在于2D半导体(二硫化钼，二硫化钼)和有机分子(锌酞菁，锌酞菁)的空穴中，这就是所谓的“电荷转移激子”
“电子和空穴之间的空间分离，以及这些低维材料中激子的强束缚性质，导致了长的激子寿命，这对BEC现象的发生至关重要
至关重要的是，预测的BEC温度远高于原子的温度
这是因为BEC温度与粒子质量成反比，激子质量比典型的原子质量小得多
在此预测之前，在2D材料的双层中，在100 K左右观察到电荷转移激子的BEC
然而，在这些系统中实现BEC的一个实际困难是需要仔细对准两层材料
未对准的双层容纳具有大动量的激子，这阻碍了冷凝物的形成
在有机-2D材料系统的情况下，分子态的窄带宽意味着电荷转移激子具有非常小的动量，从而有利于BEC形成
奎克教授说，“有机分子，如过渡金属酞菁，很容易在2D材料上形成有序的自组装单层
对有机-2D材料系统中激子的高温BEC的预测有望导致这种奇异物质状态的更实际的实现，并为研究与玻色-爱因斯坦凝聚体相关的有趣应用铺平道路
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