焦點短訊！探秘微觀世界“綠巨人” 我科學家研究獲進展

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電影《綠巨人》假設了人受到強力輻射后，誘發身體里的神秘力量，變為擁有超強力量的綠巨人。這種現實中很難實現的事情，在固體中卻可以通過構造精妙的材料來實現。

6月30日，一項以“里德堡莫爾激子的實驗發現”為題的研究成果發表在國際學術期刊《科學》（Science）上。中國科學院物理研究所納米物理與器件實驗室許楊團隊首次報道了對里德堡莫爾激子的實驗觀測，系統地展示了對于里德堡激子的可控調節以及空間束縛，為實現基于固態體系中的里德堡態在量子科學和技術等方向上的應用提供了一條潛在的途徑。

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

半導體材料中由正電荷和負電荷相互吸引組成的粒子叫做激子，對應的，激子的激發態被稱為里德堡激子，同樣是激子界的巨人。像“綠巨人”有超強力量一樣，里德堡態的激子具有很多有意思的特性，比如可以在半導體里自由移動、能夠對周圍環境的改變產生較大的響應等。

上個世紀50年代在半導體材料Cu2O中首先發現一種處于激發態的電子-空穴對，即里德堡激子。盡管這樣的里德堡激子與現代半導體技術更加兼容，但在三維固體體系中，想通過操縱里德堡激子的去構造穩定的實用器件仍面臨激子態易缺失、調控參數少等諸多挑戰。而在二維半導體材料中的里德堡激子，由于維度的降低和界面效應的增強，為研究提供了新的方向。

在過去幾年中，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心許楊特聘研究員與合作者發展了一套光學“里德堡激子探測”的方法，實現對臨近二維體系中新奇電子態的有效探測。然而在這些體系中，里德堡激子態與周圍介電層的層間相互作用較弱，如何對里德堡激子進行調控形成強耦合態以及實現空間囚禁成為迫切需要解決的問題。

研究團隊表示，正如里德堡原子間可以具有較強的相互作用和對外場的敏感性，它們形成的光懸浮陣列能夠被用于量子模擬和量子計算一樣，里德堡莫爾激子態的實驗發現，系統地展示了對于里德堡激子的可控調節以及空間束縛，為實現基于固態體系中里德堡態在量子科學和技術等方向上的應用提供了一條潛在的途徑。（記者宋雅娟）

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