物理学家可能意外地发现了物质的一种新状态。可能性是无限的。
几千年来，人类一直在研究电荷，研究成果塑造了现代文明。我们的日常生活依赖于电灯、智能手机、汽车和电脑，这是第一个注意到静电或闪电的人永远无法想象的。
现在，东北大学的物理学家发现了一种操纵电荷的新方法。对未来科技的改变可能是巨大的。
“当发现这样的现象时，想象力是极限，”他说Swastik凹地他是一位物理学副教授。“它可能会改变我们检测和交流信号的方式。它可能会改变我们感知事物和信息存储的方式，以及我们可能还没有想到的可能性。”
移动、操作和存储电子的能力是绝大多数现代技术的关键，无论我们是试图从太阳中获取能量，还是在手机上玩《植物大战僵尸》。在一篇论文发表在纳米级，研究人员描述了一种让电子做一些全新的事情的方法:将它们均匀地分布成静止的晶体图案。
卡尔说:“我想说，这几乎就像物质的一个新阶段。”“因为它只是纯电子的。”
这种现象是在研究人员用只有几个原子厚度的晶体材料(即2D材料)进行实验时出现的。这些材料是由重复的原子图案组成的，就像一个没有尽头的棋盘，它们非常薄，以至于其中的电子只能在二维空间中移动。
当这些超薄材料在量子水平上相互作用时，堆叠这些超薄材料可以产生不同寻常的效果。
卡尔和他的同事正在研究两种这样的2D材料，硒化铋和a过渡金属二卤族化物，像纸一样层层叠放。从那时起，事情开始变得奇怪。
电子应该相互排斥——它们带负电荷，并远离其他带负电荷的物体。但这不是这些层中的电子所做的。它们正在形成一种静止的模式。
“在特定的角度，这些材料似乎形成了一种共享电子的方式，最终形成了几何周期的第三晶格，”Kar说。“在这两层之间，有一组完全可重复的纯电子水坑阵列。”
起初，卡尔认为这个结果是个错误。二维材料的晶体结构太小，无法直接观察，所以物理学家使用特殊的显微镜来发射电子束而不是光束。当电子穿过材料时，它们相互干扰并形成一个图案。特定的模式(和一堆数学)可以用来重建二维材料的形状。
当最终的图案显示出第三层不可能来自其他两层时，卡尔认为在材料的创造或测量过程中出了问题。类似的现象以前也观测过，但只是在极低的温度下。卡尔的观察是在室温下进行的。
“你曾经走进草地，看到过一棵挂着芒果的苹果树吗?”凹地问道。“我们当然觉得有些地方不对劲。这不可能发生。”
但在博士生Zachariah Hennighausen领导的反复测试和实验后，他们的结果保持不变。在二维材料之间出现了一种新的晶格型电荷点。这种模式随着两个夹心层的方向而改变。
由于卡尔和他的团队一直在进行实验研究，阿伦Bansil他和博士生克里斯托弗·莱恩(Christopher Lane)正在研究这种理论可能性，以了解这种情况是如何发生的。
Bansil解释说，材料中的电子总是在弹跳，因为它们被带正电的原子核吸引，并被其他带负电的电子排斥。但在这种情况下，这些电荷的布局方式是以特定的模式聚集电子。
班希尔说:“它们产生了这些区域，如果你愿意的话，在潜在的景观中有某种沟渠，这足以迫使这些电子产生这些电荷坑。”“电子会形成水坑的唯一原因是那里有一个潜在的空穴。”
班希尔说，可以说，这些沟渠是由量子力学和物理因素的结合造成的。
当两个重复的图案或网格被偏移时，它们结合起来创建一个新的图案(您可以在家里复制通过重叠两个扁平梳子的齿)。每种二维材料都有重复的结构，研究人员证明，当这些材料堆叠时所产生的模式决定了电子的最终位置。
卡尔说:“这就是量子力学上对水坑居住有利的地方。”“它几乎是在引导那些电子坑留在那里，而不是其他地方。这太迷人了。”
虽然对这一现象的理解仍处于初级阶段，但它有可能影响电子、传感和检测系统以及信息处理的未来。
卡尔说:“在这一点上，令人兴奋的是能够潜在地证明一些人们以前从未想过可以在室温下存在的东西。”“现在，就我们如何利用它而言，天空是极限。”
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最后更新于2020年8月10日