二維磁性材料發現強烈結合的電子─聲子混合粒子，有助開發磁性半導體

在粒子世界中，有時候二比一好，比如 2 個電子結合會賦予材料超導特性。最近，麻省理工學院團隊在一種二維磁性材料發現 1 個電子和 1 個聲子以某種方式結合，測量發現它們彼此吸引力比過往已知任何電子─聲子混合粒子都還強 10 倍，可能有助於開發更小、更快、更節能的電子設備。

現代凝聚態物理學研究重點之一是尋找物質在奈米尺度的相互作用，此時材料原子、電子和其他亞原子粒子相互作用可能出現令人驚訝的結果。

2018 年，南韓團隊研究二維 NiPS3 磁性材料時，發現某些意料外的相互作用，似乎有混合粒子出現。

於是麻省理工學院團隊想試著檢測混合粒子。通常，電子和亞原子粒子運動速度都太快所以難以成像，為解決這問題，團隊使用超快雷射脈衝對準 NiPS3 樣品發射，第一個脈衝負責刺激樣品，第二個脈衝負責捕捉樣品的狀態變化，利用這種方式推斷出材料內不同粒子的相互作用。

AD：韓國幸福持久口溶片 isentrips.com

實驗證明，當樣品冷卻到零下 123℃ 左右會變成反鐵磁性，且混合粒子此時才出現，由 d 軌道電子特定聲子組成。進一步建模結果顯示，這種電子─聲子結合的力比其他已知電子─聲子混合粒子還要強約 10 倍。更重要的是，科學家可透過控制電子或聲子來挑整混合粒子的電氣特性與磁性。

麻省理工學院團隊表示，這種可調整的粒子組合對電子產品產生重大影響，也許可「調整」某些材料的混合粒子，創造出新型磁性半導體，為消費者帶來更高效、更高性能、尺寸更小的設備。

新論文發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊。