科技日報消息，由美國加州大學(xué)河濱分校物理學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組觀察、表征并控制了一種半導(dǎo)體材料——超凈單層鎢二硒化物（WSe2）中的暗三離子（Dark trion），這一最新進(jìn)展有望改變信息的傳輸方式。
二硒化鎢是一種類石墨烯二維材料，其結(jié)構(gòu)是由上下各一層硒原子連接中間1層鎢原子所組成，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)原子級薄二硒化鎢材料結(jié)構(gòu)具有自然發(fā)生的圓形旋轉(zhuǎn)，即贗自旋，這個特性使得二硒化鎢成為半導(dǎo)體計算機(jī)研究應(yīng)用中的新寵兒。
在二硒化鎢（WSe2）等半導(dǎo)體中，三離子是三個帶電粒子的量子束縛態(tài)。帶負(fù)電的三離子包含兩個電子和一個空穴；帶正電的三離子包含兩個空穴和一個電子?？昭ㄊ前雽?dǎo)體中電子的空位，行為類似于帶正電的粒子。因為三離子包含三個相互作用的粒子，所以能比單個電子攜帶更多信息。此外，由于三離子攜帶凈電荷，其運(yùn)動可通過電場控制，因此可用作信息載體；其還具有可控的自旋和動量值以及豐富的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可用于編碼信息。
三離子可分為擁有不同自旋配置的亮三離子和暗三離子兩種。亮三離子包含一個電子和一個擁有相反自旋的空穴；暗三離子包含一個電子和一個擁有相同自旋的空穴。亮三離子與光強(qiáng)烈耦合并發(fā)光，這意味著它們會迅速衰減；而暗三離子與光的耦合很弱，這意味著它們衰減的速度更慢。此外，暗三離子的壽命比亮三離子長100多倍，這意味著信息能傳輸更長距離。
研究負(fù)責(zé)人、物理和天文學(xué)助理教授呂春紅（音譯）解釋說，大多數(shù)研究都集中在亮三離子上，因為它們發(fā)出的光多，容易測量，但他們的研究集中在暗三離子上。單層WSe2原子內(nèi)部暗三離子的能級低于亮三離子的能級，因此，暗三離子可大量聚集，使其可被探測到。此外，通過簡單地調(diào)節(jié)外部電壓，可持續(xù)地將帶正電的暗三離子變成帶負(fù)電的暗三離子。
接下來，該團(tuán)隊計劃用暗三離子演示信息的實際傳輸。呂春紅說：“我們打算展示第一個使用暗三離子傳輸信息的工作設(shè)備，如果這樣的原型設(shè)備可以工作，那么暗三離子可以用來傳輸量子信息。我們可以用光書寫和閱讀三離子攜帶的信息，并控制信息在其中的編碼方式，以實現(xiàn)新的信息傳播方式?！?/p>
有業(yè)者評述稱：盡管聽起來，“改變信息傳播方式”是一項里程碑式的研究，但實際上，其仍是處于概念驗證的研究水平，距離那一步還非常遙遠(yuǎn)。表征并控制了暗三粒子，與這一傳輸方式真正走出實驗室，很可能是一個時間跨度非常大的過程?，F(xiàn)階段，利用暗三離子傳輸信息的原型機(jī)還沒有問世，問世后是否可以正常運(yùn)作、能以什么效率傳輸多大的信息量，皆不可測，更遑論要將電子擠出信息通訊界了。
