发现了新形式的物质 “激子”

科学家已经证明了一种新形式的物质，称为 “兴奋”，这是近50年前首次提出的理论。来自美国加州大学伯克利分校和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员研究了过渡金属二硫族化钛二硒化物 (1T-TiSe2) 的非掺杂晶体。

激子是一种凝聚物-它表现出宏观的量子现象，就像超导体一样。它由激子组成，激子是在非常奇怪的量子力学配对中形成的粒子，即逃逸的电子及其留下的空穴。

它违背了理由，但事实证明，当一个电子位于半导体中充满电子的价带边缘时，被激发并越过能隙跳到原本空的导带时，它会在价带中留下一个 “洞”。该空穴的行为就像是带有正电荷的粒子，它吸引了逃逸的电子。

当带有负电荷的逸出电子与空穴配对时，两者显着地形成了一个复合粒子，一个玻色子-一个激子。实际上，空穴的粒子状属性是由于周围电子群体的集体行为所致。然而，研究人员说，这种理解使配对同样奇怪和美妙。

到目前为止，科学家还没有实验工具来积极区分看起来像兴奋的东西是否实际上不是peierls相。peierls相和激子凝聚具有相同的对称性和相似的可观察性。

Abbamonte和他的团队通过使用他们开发的一种称为动量分辨电子能量损失光谱 (m-eels) 的新技术来克服这一挑战。通过他们的新技术，该小组能够测量低能玻色子粒子，成对的电子和空穴的集体激发，而不管它们的动量如何。

伊利诺伊大学教授彼得·阿巴蒙特 (peter Abbamonte) 说: “自从哈佛大学理论物理学家伯特·哈珀林 (Bert Halperin) 在20世纪60年代中提出 '激子' 一词以来，物理学家一直试图证明它的存在。”Abbamonte说: “理论家们一直在争论它是绝缘体、完美导体还是超流体 -- 各方都有一些令人信服的论点。”

他说: “自20世纪70年代以来，许多实验家已经发表了有关兴奋蛋白存在的证据，但他们的发现并不是明确的证据，同样可以用传统的结构相变来解释。”研究人员说，这项发现发表在《科学》杂志上，为解开进一步的量子力学奥秘提供了巨大的希望。

它还可以揭示能带固体中的金属-绝缘体跃迁，据信激子凝结在其中发挥了作用。除此之外，兴奋性可能的技术应用纯粹是推测性的。