物理学家发现兴奋的新形式的物质,excitonium
12/7/2017 1:57:25点
Abbamonte集团实现首次测量excitonium集体模式和第一观察软等离子体在任何材料
的小组研究了non-doped晶体oft-analyzed过渡金属dichalcogenide钛联硒化物(1 t-tise2)和五次复制他们的令人惊讶的结果在不同的裂解晶体。阿姆斯特丹大学的物理学教授碧玉van Wezel提供关键理论的解释实验结果。
所以excitonium究竟是什么?
Excitonium condensate-it展品宏观量子现象,像一个超导体,超流体或绝缘电子晶体。它由激子粒子,形成在一个非常奇怪的量子力学配对,即逃出来的电子和它留下的洞。
它没有理由,但事实证明,当一个电子,坐在边缘的crowded-with-electrons半导体价带,会兴奋,跳过否则空的导带能隙,它留下了一个“洞”在价带。那个洞的行为好像是正电荷的粒子,它吸引了电子。当逃电子的负电荷,双孔,两个明显形成复合粒子,boson-an激子。
为什么excitonium 50年被发现在真正的材料吗?
直到现在,科学家还没有实验工具积极区分是否看起来像excitonium实际上不是一个佩尔斯阶段。虽然是完全无关的激子的形成,佩尔斯阶段和激子凝聚共享相同的对称性和类似observables-a超晶格和单粒子能量的打开缺口。
Abbamonte和他的团队通过使用新技术能够克服这个挑战他们开发了名为momentum-resolved电子能量损失谱(M-EELS)。M-EELS比非弹性更敏感的价带激励,x射线和中子散射技术。Kogar改造一个鳗鱼光谱仪,自己只能测量电子的轨迹,让它失去了多少能量和动量,测角仪,它允许团队精确地衡量一个电子的动量在现实空间。
“这结果是宇宙的意义,”肯定Abbamonte。“自从“excitonium”这个术语是在1960年代由霍尔柏林和大米,物理学家试图证明它的存在。理论家们讨论是否绝缘体,理想导体或superfluid-with各方很有说服力的论点。自1970年代以来,许多实验已经发表的证据excitonium的存在,但他们的研究结果并没有明确的证据,可能同样解释了传统的结构相变。”
爱回忆说,在Abbamonte实验室工作,当她第一次理解这些发现的大小:“我记得Anshul非常兴奋TiSe2我们第一次测量的结果。我们站在一个白板在实验室里,他向我解释说,我们刚刚测量的东西没有人见过的:一个软等离子体”。
“这一发现所产生的兴奋与我们保持在整个项目中,“她还在继续。“TiSe2工作我们做了让我看到独特的承诺我们M-EELS技术适用于推进我们的知识材料的物理性质,并激励我继续研究TiSe2。”
Kogar承认,发现excitonium没有的原始动机内部团队已经着手要测试他们的新M-EELS方法容易available-grown在伊利诺斯州的一个水晶前研究生年轻Il乔,NIST的现在。但他强调,并非巧合的是,excitonium是一个主要的兴趣:
“这一发现是偶然的。但彼得和我有一个谈话大约5或6年前完全解决这一主题的软电子模式,虽然在不同的上下文中,维格纳晶体不稳定。所以虽然我们没有立即得到在TiSe2为什么发生,我们知道这是一个重要的结果,一直在我们的心中酝酿了几年。”
团队的研究结果发表在12月8日,2017年出版的杂志科学在文章签名:“激子凝聚在一个过渡金属dichalcogenide。”
这个基础研究为进一步释放带来了量子力学的奥秘:毕竟,宏观量子现象的研究是什么塑造了我们对量子力学的理解。它还可以揭示带固体金属绝缘体转变,激子凝聚的发挥作用。除此之外,可能的技术应用excitonium纯粹是投机。
本研究之所以成为可能,是因为戈登和贝蒂·摩尔基金会的慷慨支持epiq倡议。发展新的M-EELS工具得到了美国能源部的紧急超导中心能源前沿研究中心。请参阅《华尔街日报》文章的整个资金确认。给出的结论是作者的,不一定代表的资助机构。