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電影《綠巨人》假設(shè)了人受到強(qiáng)力輻射后，誘發(fā)身體里的神秘力量，變?yōu)閾碛谐瑥?qiáng)力量的綠巨人。這種現(xiàn)實(shí)中很難實(shí)現(xiàn)的事情，在固體中卻可以通過(guò)構(gòu)造精妙的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。

6月30日，一項(xiàng)以“里德堡莫爾激子的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)”為題的研究成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）上。中國(guó)科學(xué)院物理研究所納米物理與器件實(shí)驗(yàn)室許楊團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了對(duì)里德堡莫爾激子的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，系統(tǒng)地展示了對(duì)于里德堡激子的可控調(diào)節(jié)以及空間束縛，為實(shí)現(xiàn)基于固態(tài)體系中的里德堡態(tài)在量子科學(xué)和技術(shù)等方向上的應(yīng)用提供了一條潛在的途徑。

原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本微觀粒子。原子的電子具有分層排布的特性，當(dāng)電子被激發(fā)到更外層的軌道上時(shí)，形成的原子叫做里德堡原子。這種被激發(fā)的原子由于“體型”更為龐大，被形象地稱(chēng)為原子界的巨人。

半導(dǎo)體材料中由正電荷和負(fù)電荷相互吸引組成的粒子叫做激子，對(duì)應(yīng)的，激子的激發(fā)態(tài)被稱(chēng)為里德堡激子，同樣是激子界的巨人。像“綠巨人”有超強(qiáng)力量一樣，里德堡態(tài)的激子具有很多有意思的特性，比如可以在半導(dǎo)體里自由移動(dòng)、能夠?qū)χ車(chē)h(huán)境的改變產(chǎn)生較大的響應(yīng)等。

上個(gè)世紀(jì)50年代在半導(dǎo)體材料Cu2O中首先發(fā)現(xiàn)一種處于激發(fā)態(tài)的電子-空穴對(duì)，即里德堡激子。盡管這樣的里德堡激子與現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)更加兼容，但在三維固體體系中，想通過(guò)操縱里德堡激子的去構(gòu)造穩(wěn)定的實(shí)用器件仍面臨激子態(tài)易缺失、調(diào)控參數(shù)少等諸多挑戰(zhàn)。而在二維半導(dǎo)體材料中的里德堡激子，由于維度的降低和界面效應(yīng)的增強(qiáng)，為研究提供了新的方向。

在過(guò)去幾年中，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心許楊特聘研究員與合作者發(fā)展了一套光學(xué)“里德堡激子探測(cè)”的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)臨近二維體系中新奇電子態(tài)的有效探測(cè)。然而在這些體系中，里德堡激子態(tài)與周?chē)殡妼拥膶娱g相互作用較弱，如何對(duì)里德堡激子進(jìn)行調(diào)控形成強(qiáng)耦合態(tài)以及實(shí)現(xiàn)空間囚禁成為迫切需要解決的問(wèn)題。

研究團(tuán)隊(duì)表示，正如里德堡原子間可以具有較強(qiáng)的相互作用和對(duì)外場(chǎng)的敏感性，它們形成的光懸浮陣列能夠被用于量子模擬和量子計(jì)算一樣，里德堡莫爾激子態(tài)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)地展示了對(duì)于里德堡激子的可控調(diào)節(jié)以及空間束縛，為實(shí)現(xiàn)基于固態(tài)體系中里德堡態(tài)在量子科學(xué)和技術(shù)等方向上的應(yīng)用提供了一條潛在的途徑。（記者宋雅娟）

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