陳絕緣體內(nèi)或存在拓?fù)浼ぷ?

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8月28日，美國俄克拉荷馬大學(xué)凝聚態(tài)物理學(xué)家發(fā)表論文稱，陳絕緣體內(nèi)或許存在一種新型激子——拓?fù)浼ぷ?，這些激子有望催生新型量子器件。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《美國國家科學(xué)院院刊》。

當(dāng)電子吸收光并躍遷到更高能級(jí)或能帶時(shí)，受激電子會(huì)在其先前的能帶中留下一個(gè)“電子空穴”。由于電子帶負(fù)電荷而空穴帶正電荷，兩者會(huì)通過庫侖力結(jié)合在一起。這種“電子—空穴對(duì)”稱為激子。科學(xué)家此前已在絕緣體和半導(dǎo)體內(nèi)觀察到激子?，F(xiàn)在，研究團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)稱，在陳絕緣體中可能存在拓?fù)浼ぷ印?/p>

拓?fù)鋵W(xué)又名位置分析，是研究幾何圖形或空間在連續(xù)改變形狀后還能保持不變的一些性質(zhì)的學(xué)科。拓?fù)鋵W(xué)只考慮物體間的位置關(guān)系而不考慮它們的形狀和大小。科學(xué)家使用拓?fù)鋵W(xué)描述擁有不受缺陷影響的電子特性的材料，陳絕緣體就是一種拓?fù)洳牧?，其形狀的關(guān)鍵特征可用整數(shù)來表示。

研究團(tuán)隊(duì)指出，陳絕緣體內(nèi)的電子繞材料邊緣運(yùn)行但內(nèi)部不導(dǎo)電。不過，這些電子會(huì)自發(fā)形成沿二維材料邊緣順時(shí)針或逆時(shí)針流動(dòng)的單向電流。他們認(rèn)為，在某些條件下，光線照射陳絕緣體產(chǎn)生的激子會(huì)繼承主材料內(nèi)電子和空穴的拓?fù)湫再|(zhì)，變身為拓?fù)浼ぷ?。?dāng)這些激子通過釋放能量而衰變時(shí)，會(huì)自發(fā)地發(fā)出圓偏振光。

這些拓?fù)浼ぷ涌蓭椭茖W(xué)家開發(fā)基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的新型光電器件。在低溫下，這些激子可形成新型中性超流體，用于制造強(qiáng)大的偏振光發(fā)射器或量子計(jì)算用先進(jìn)光子器件。