物理学家发现新的物质，兴奋剂

艺术家对激发器固体的集体激子的描述。这些激励可以被认为是在其他有序的固体激子背景（蓝色）中传播域壁（黄色）。图片由Peter Abamanonte，U. In Io. I.物理系和弗雷德里克Seitz材料研究实验室

Abbamonte Group达到了兴奋集体模式的首次测量，并在任何材料中首次观察软等离子体。

兴奋剂在伊利诺伊大学的伊利诺伊大学有一支研究人员，在厄巴纳 - 香槟兴奋…地兴…奋不已！Peter Abbamonte和研究生Anshul Kogar和Mindy Rak的物理学教授，加利福尼亚州大学伊利诺伊州伊利诺伊州的同事投入证明了这种神秘的新的物质形式，这令人瞩目的科学家近50年前的第一个理论。

该团队研究了OFT分析的过渡金属二甲基二甲基钛（1T-TISE2）的非掺杂晶体，并在不同切割的晶体上再现了令人惊讶的结果五次。阿姆斯特丹大学物理学教授Jasper Van Wezel提供了对实验结果的关键理论解释。

那么兴奋究竟是什么？

兴奋剂是缩合物 - 它表现出宏观量子现象，如超导体或超流或绝缘电子晶体。它由激子组成，在非常奇怪的量子机械配对中形成的颗粒，即逃逸的电子和留下的孔。

它无视原因，但事实证明，当一个电子在半导体中坐在拥挤的电子价频带的边缘时，兴奋地跳到否则空传导带上的能量间隙，它留下了“洞“在价带中。该孔的表现得像它是一个具有正电荷的粒子，它吸引了逃逸的电子。当逃逸电子具有负电荷时，与孔对成对，两者显着形成复合颗粒，甜菜糖。

事实上，孔的颗​​粒状属性是归因于电子的周围电子人群的集体行为。但这种理解使配对不那么奇怪和美妙。

用M-EELS观察激发器集体模式的能量与动量的关系。图片由Peter Abamanonte，U. In Io. I.物理系和弗雷德里克Seitz材料研究实验室

为什么在真实材料中发现50年的兴奋剂？

到目前为止，科学家们还没有实验工具积极区分是否看起来像兴奋剂并非实际上是Peierls阶段。虽然与激子形成完全无关，但Peierls阶段和激子凝结共享相同的对称性和类似的可观察可观察品 - 超晶格和单粒子能间隙的开口。

ABBamonte和他的团队能够通过使用他们开发的新技术来克服这一挑战，他们开发了称为势头可以解决的电子能损光谱（M-EEL）。M-EEL对价带激发更敏感，而不是非弹性X射线或中子散射技术。Kogar改造了一个鳗鱼光谱仪，它可以仅测量电子的轨迹，赋予它丢失的能量和动量，带有焦点，这使得团队非常精确地测量电子在真实空间中的电量。

利用他们的新技术，该组首次能够测量低能量振荡粒子的集体激发，配对的电子和孔，无论它们的势头如何。更具体地，该团队在任何物体中实现了激发器缩合的任何材料的首次观察，作为该材料的柔软等离子体相接近其临界温度为190个kelvin。这种柔软的等离子体阶段是“吸烟枪”在三维固体中激发器凝结的证明和发现激发器的首先明确证据。

“这一结果是宇宙意义，”Abbamonte肯定。“自从哈佛理论物理学家Bert Halperin的20世纪60年代在20世纪60年代被创造出来，物理学家试图展示其存在。理论家争论是否将是绝缘体，一个完美的指挥或超流 - 在各方都有一些令人信服的论点。自20世纪70年代以来，许多实验主义者出版了兴趣存在存在的证据，但它们的发现不是明确的证据，并且可以通过传统的结构阶段转变来解释。“

Rak回忆起在Abbamonte实验室工作的那一刻，当她首先懂得这些发现的幅度时：“我记得anshul非常兴奋的是我们在TISTE2上进行第一次测量的结果。我们站在实验室的白板上，因为他向我解释说，我们刚刚测量了之前没有人见过的东西：一个柔和的等离子体。“

“这次发现产生的兴奋在整个项目中留在我们身边，”她继续。“我们在TISS2上做的工作允许我看到我们的M-EELS技术的独特承诺，以推进我们对材料的物理性质的了解，并激励了我继续研究TISE2。”

Kogar承认，发现兴奋不是研究的原始动机 - 该团队已经开始测试他们的新M-EELS方法，在伊利诺伊州的伊利诺伊州现在是NIST的伊利诺伊州易于获得的水晶。但他强调，不巧合，兴奋是一种重大兴趣：

“这次发现是偶然的。但是，彼得和我在5或6年前的谈话中，恰好解决了软电子模式的这个话题，但在不同的上下文中，Wigner晶体不稳定。因此，虽然我们没有立即获得为什么它在TISS2中发生，但我们确实知道这是一个重要的结果 - 这是一项重要的结果 - 这是几年酝酿的重要结果。“

该团队的调查结果将于2017年12月8日发布的文章中的杂志，“过渡金属二甲基化物中的激子凝结签名。”

这种基本研究对于解锁进一步的量子机械奥秘有很大的承诺：毕竟，宏观量子现象的研究是塑造了对量子力学的理解。它还可以在带状固体中的金属绝缘体过渡的光线上脱光，其中据信激发器凝结作用。除此之外，兴奋的可能技术应用纯粹是投机。

出版物：Anshul Kogar等人，“过渡金属中的激子凝结签名，”2017年12月8日科学：卷。 358，第6368号，第1314-1317页; DOI：10.1126 / science.AAM6432