據麥姆斯咨詢報道，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，一種僅由三個原子層組成的晶體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于微納激光器。
迄今為止，科學家們只能在略高于絕對零度的溫度下產生這種效應。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。這種化合物屬于一類由過渡金屬和硫、硒或碲元素之一組成的半導體。Anton-Solanas解釋說：“這類半導體的單層晶體與光的相互作用非常強，一直以來被認為是微納激光器的潛在基礎。”
放置在“鏡子”之間的單層晶體（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材料在低溫下產生激光。
目前，研究人員已經到達了下一個里程碑，即在室溫下產生了相同的效果。激光發射來自于由物質和光組成的混合粒子（稱為激子極化子）。激子極化子是光粒子和激發態電子之間耦合的結果。當處于基態的電子被激發（例如通過激光）到更高能級時，就會形成激發態電子。幾分之一秒后，它們會發出一個光粒子。當這個粒子被困在兩個鏡子之間時，它可以反過來激發另一個電子——這個循環一直持續到一個光粒子逃離陷阱。在這個耦合過程中產生的激子極化子結合了電子和光粒子（光子）的優異特性。
特別引人注目的是，如果產生足夠多的激子極化子，它們就不再像單個粒子那樣表現，而是合并成宏觀量子態。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，產生的光輻射只有一種波長（可以說是單色的）。它還向特定方向輻射，并出現“干涉”現象，這一特性在物理學中稱為“相干”。
為了證明二硒化鎢的這種效應，該研究團隊首先制作了厚度不到1納米的半導體樣品，并將它們放置在特殊的鏡子之間。然后，物理學家們利用激光激發晶體，并使用各種技術研究樣品的光輻射。他們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。這使他們得出結論，在該半導體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并成一個共同的宏觀量子態。
Schneider解釋說：“我們的研究結果讓人們更加相信，二維材料適合作為新型納米激光器（室溫下工作）的平臺——這是全世界各個研究團隊近十年來一直在追求的目標。”今年5月，另一個研究團隊也發現了在室溫下單層晶體中激子極化子產生相干激光發射的證據。Anton-Solanas說：“這進一步說明我們的結果是正確的。”
此外，光與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面有良好的應用前景。
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