據麥姆斯谘詢報道，近期在科學期刊Nature Communications上發表的一篇文章（“Spatial coherence of room-temperature monolayer WSe2 exciton-polaritons in a trap”）中，由奧爾登堡大學（University of Oldenburg）的物理學家Hangyon Shan博士、Christian Schneider教授和Carlos Anton-Solanas博士領導的國際研究團隊介紹稱，一種僅(jin) 由三個(ge) 原子層組成的晶體(ti) 在室溫下可以發出類似激光的光。因此，這種新材料有可能在微型電路和未來的量子應用中用於(yu) 微納激光器。

迄今為(wei) 止，科學家們(men) 隻能在略高於(yu) 絕對零度的溫度下產(chan) 生這種效應。奧爾登堡大學量子材料研究小組負責人Schneider說：“從(cong) 低溫到室溫的轉變使這些二維材料更具應用前景。”

該研究團隊使用二硒化鎢化合物進行了實驗。這種化合物屬於(yu) 一類由過渡金屬和硫、硒或碲元素之一組成的半導體(ti) 。Anton-Solanas解釋說：“這類半導體(ti) 的單層晶體(ti) 與(yu) 光的相互作用非常強，一直以來被認為(wei) 是微納激光器的潛在基礎。”

放置在“鏡子”之間的單層晶體(ti) （中心位置）可以在室溫下發出激光（來源：奧爾登堡大學）

就在去年5月，同一研究團隊在Nature Materials期刊（“Bosonic condensation of exciton–polaritons in an atomically thin crystal”）上報道了單層二硒化鉬半導體(ti) 材料在低溫下產(chan) 生激光。

目前，研究人員已經到達了下一個(ge) 裏程碑，即在室溫下產(chan) 生了相同的效果。激光發射來自於(yu) 由物質和光組成的混合粒子（稱為(wei) 激子極化子）。激子極化子是光粒子和激發態電子之間耦合的結果。當處於(yu) 基態的電子被激發（例如通過激光）到更高能級時，就會(hui) 形成激發態電子。幾分之一秒後，它們(men) 會(hui) 發出一個(ge) 光粒子。當這個(ge) 粒子被困在兩(liang) 個(ge) 鏡子之間時，它可以反過來激發另一個(ge) 電子——這個(ge) 循環一直持續到一個(ge) 光粒子逃離陷阱。在這個(ge) 耦合過程中產(chan) 生的激子極化子結合了電子和光粒子（光子）的優(you) 異特性。

特別引人注目的是，如果產(chan) 生足夠多的激子極化子，它們(men) 就不再像單個(ge) 粒子那樣表現，而是合並成宏觀量子態。樣品的發光強度急劇增加表明發生了這種轉變。就像激光器發出的光一樣，產(chan) 生的光輻射隻有一種波長（可以說是單色的）。它還向特定方向輻射，並出現“幹涉”現象，這一特性在物理學中稱為(wei) “相幹”。

為(wei) 了證明二硒化鎢的這種效應，該研究團隊首先製作了厚度不到1納米的半導體(ti) 樣品，並將它們(men) 放置在特殊的鏡子之間。然後，物理學家們(men) 利用激光激發晶體(ti) ，並使用各種技術研究樣品的光輻射。他們(men) 發現了強有力的證據表明輻射必須來自具有光和物質特性的混合粒子。這使他們(men) 得出結論，在該半導體(ti) 中確實形成了激子極化子。此外，研究人員還發現證據表明這些粒子已經合並成一個(ge) 共同的宏觀量子態。

Schneider解釋說：“我們(men) 的研究結果讓人們(men) 更加相信，二維材料適合作為(wei) 新型納米激光器（室溫下工作）的平台——這是全世界各個(ge) 研究團隊近十年來一直在追求的目標。”今年5月，另一個(ge) 研究團隊也發現了在室溫下單層晶體(ti) 中激子極化子產(chan) 生相幹激光發射的證據。Anton-Solanas說：“這進一步說明我們(men) 的結果是正確的。”

此外，光與(yu) 二維材料之間的強相互作用具有特殊的性質，使這些材料在光控電路方麵有良好的應用前景。