莱斯大学的迈克·威廉姆斯 莱斯大学的理论家确定，弱束缚2D材料的某些组合让空穴和电子在材料的基态结合成激子
这种结合会导致它们凝结成一个类似超流体的阶段
这一发现显示了电子、自旋电子学和量子计算应用的前景
学分:雅科布森研究组/莱斯大学 二维材料的混合和匹配计算模型使莱斯大学的科学家们认识到，激子——电子和空穴短暂结合时存在的准粒子——可以用新的有用的方法来操纵
研究人员发现了一小组具有相似原子晶格尺寸的二维化合物，当它们放在一起时，激子会自发形成
一般来说，当光或电的能量将电子和空穴提升到更高的状态时，激子就会产生
但是在莱斯材料理论家鲍里斯·雅科布森和他的团队预测的一些组合中，激子被观察到稳定在材料的基态
根据他们的测定，这些处于最低能态的激子可以凝聚成一个超流态
这一发现显示了电子、自旋电子学和量子计算应用的前景
雅科布森说，“激子”这个词意味着电子和空穴‘跳跃’到更高的能量
“所有的冷系统都处于它们可能的最低能量状态，所以不存在激子
但是我们发现了一个内维尔·莫特60年前设想的似是而非的现象:激子可以在基态形成并存在的物质系统
" 这项由雅科布森、研究生桑尼·古普塔和研究科学家亚历克斯·库塔纳共同完成的开放性研究发表在《自然通讯》上
在评估了成千上万种可能性之后，研究小组精确地模拟了23种双层异质结构，它们的层在微弱的范德瓦尔斯力的作用下松散地排列在一起，并计算了它们的带隙如何排列在一起
(带隙定义了电子必须跳跃的距离，以赋予材料半导体的特性
完美导体——金属或半金属，如石墨烯——没有带隙
) 最终，他们为每一种组合绘制了相图，这些图让他们能够看到哪种组合最有可能进行实验研究
雅科布森说:“最好的组合是通过晶格参数匹配来区分的，最重要的是，通过形成断裂间隙的电子带的特殊位置来区分，这种间隙也被称为第三类。”
研究人员写道，通过张力、曲率或外部电场施加应力，可以方便地调整最稳健的组合
这可以使激子的相态被调整成具有玻色-爱因斯坦凝聚体或超导BCS凝聚体的“完美流体”特性
古普塔说:“在量子凝聚态中，低温下的玻色子粒子占据了集体量子基态。”
“这支持了像超流性和超导性这样的宏观量子现象
" 库塔纳补充说:“凝聚态很有趣，因为它们拥有奇异的量子特性，存在于日常生活中，不需要显微镜就能观察到，而且只需要低温。”
“因为它们处于可能的最低能量状态，并且由于它们的量子性质，凝聚体不会失去能量，表现为完美的无摩擦流体
“研究人员一直在寻求在各种固体和气体系统中实现它们，”他说
“这样的系统非常罕见，因此在它们中间放入二维材料将极大地拓展我们进入量子世界的窗口，并为新的、令人惊奇的设备创造使用机会
" 最佳组合是锑-碲-硒和铋-碲-氯异质结构双层的组合；铪-氮-碘和锆-氮-氯；和锂-铝-碲与铋-碲-碘
雅科布森说:“除了每一对都有相似的晶格参数之外，化学成分看起来相当不直观。”
“如果没有细致的定量分析，我们看不出有什么方法可以预测想要的行为
“人们永远不能否认找到意外发现的机会——正如罗伯特·柯尔所说，化学就是运气——但是在任何实验室里筛选成千上万种材料组合都是不现实的
然而，从理论上讲，这是可以做到的
"
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