1月7日，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）官網(wǎng)稱，在開發(fā)了一種在室溫下控制激子流的方法之後，EPFL的科學(xué)家們找到了新方法來控制激子的某些特性並改變它們所產(chǎn)生的光的偏振，有望催生更節(jié)能的電子設(shè)備。他們是第一個(gè)在室溫下控制激子流的人。

EPFL納米電子和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室（LANES）的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)是第一個(gè)能夠在室溫下控制激子流，現(xiàn)在他們發(fā)現(xiàn)的新技術(shù)可能會(huì)導(dǎo)致新一代電子器件的電晶體經(jīng)歷較少的能量損失和散熱?？茖W(xué)家們的發(fā)現(xiàn)構(gòu)成了一個(gè)新的研究領(lǐng)域，被稱為穀電子學(xué)(valleytronics)的一部分，並剛剛發(fā)表在《自然光子學(xué)》上。

當(dāng)一個(gè)電子吸收光並躍遷到一個(gè)更高的能級(jí)，即固體量子物理學(xué)中所稱的“能帶”時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生激子。這個(gè)受激發(fā)的電子在其先前的能帶中留下一個(gè)“電子空穴”。由於電子帶負(fù)電荷，而空穴帶正電荷，所以兩個(gè)電子會(huì)被稱為庫侖力的靜電力束縛在一起。這種“電子—空穴對(duì)”就被稱為激子。

激子只存在於半導(dǎo)體和絕緣材料中，它們的特殊性質(zhì)可以在二維材料中輕鬆獲得。二維材料是基本結(jié)構(gòu)只有幾個(gè)原子厚的材料。這種材料最常見的例子是石墨烯和輝鉬礦。

當(dāng)這種二維材料結(jié)合在一起時(shí)，它們往往會(huì)表現(xiàn)出兩種材料各自都不具備的量子特性。因此，EPFL工程學(xué)院的科學(xué)家將二硒化鎢（WSe2）和二硒化鉬（MoSe2）結(jié)合起來，並對(duì)其中的層間激子進(jìn)行電氣控制與偏振切換，揭示了一系列可能應(yīng)用於高科技的新特性。

在最新研究中，該團(tuán)隊(duì)利用鐳射產(chǎn)生圓偏振光束，並稍微改變兩種二維材料的位置，形成莫爾條紋，從而可以利用激子改變和調(diào)節(jié)光的偏振、波長和強(qiáng)度。具體來說，他們通過操縱激子的一個(gè)特性——“谷”（“穀電子學(xué)”名稱的由來）實(shí)現(xiàn)了上述目標(biāo)，“穀”與電子和空穴的極端能量有關(guān)，可用于納米級(jí)別資訊的編碼和處理。

LANES的負(fù)責(zé)人AndrasKis說：“將幾臺(tái)採用這種技術(shù)的設(shè)備連接起來，將為我們提供一種處理資料的新方法?！薄巴ㄟ^改變給定設(shè)備中光的偏振特性，我們可以在連接到它的第二個(gè)設(shè)備中選擇一個(gè)特定的穀。這類似於從0切換到1或從1切換到0，這正是計(jì)算中使用的基本二進(jìn)位邏輯?！?/p>