室温激子凝聚的直接观测

激子凝聚态——一种由相互作用驱动、具有宏观相干性的费米子配对态——为固体材料中实现类似超导的无耗散能量传输提供了可能。虽然其轻有效质量和强库仑束缚作用有利于实现高转变温度,但迄今令人信服的纯激子凝聚态实验仅局限在低温环境。本工作首次报道了在300K常压条件下,直接观测到单层二硒化钨中暗激子的准平衡凝聚现象。该团队通过以下创新方法实现突破:采用纳米级梯度间隔的斯塔克陷阱来束缚自由激子以确定有限尺寸尺度;利用非共振离轴光注入调控局域密度-温度演化路径;结合表面等离极化激元增强的微球辅助显微技术,将暗激子发光强度提升三个数量级,并以亚衍射分辨率直接成像获得一阶空间相干性特征。研究观测到显著的简并阈值和明确相变特征:表现为遵循代数衰减规律的扩展一阶空间相干性,以及符合普适Berezinskii-Kosterlitz-Thouless判据的临界指数。在30余个独立样品中均观察到完全一致的凝聚特征。该工作构建了室温激子研究平台,为探索强关联多体物理和发展近无耗散的相干量子技术开辟了新途径。

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提交arXiv: 2025-11-12 10:34

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