近日据外媒报道，一支由物理学家组成的国际团队经过研究发现，仅由三个原子层组成的晶体能够在室温下发出类似激光的光，该材料未来将有可能用于微型电路以及量子应用中的光源。该研究论文刊登在近期出刊的《自然通讯》上。

原子级的超薄过渡金属二硫属化物晶体因其高光物质耦合强度，被认为是对光电子和纳米光子应用极具价值，并且适合作为微激光器和纳米激光器的增益材料。该论篇文也指出，强库仑相互作用力是这些材料在室温下进行光学响应的主导原因，这使得它们特别有希望用于多粒子和量子相关现象的基础研究。

根据团队成员的说法，科学家们已经能够成功生成了与略高于绝对零度下实现的相同效果。德国奥尔登堡大学量子材料研究小组负责人Christian Schneider说：“从低温到室温的转变，使这些二维材料的应用变得更加有趣。”

■单层晶体放置在“镜子”之间，在室温下发射激光（来源：奥尔登堡大学）

同为奥尔登堡大学的科学家Carlos Anton-Solanas和Hangyon Shan是该研究团队的成员。2021年早些时候，团队发表报告称半导体材料二硒化钼中的一层在低温状态下产生了激光。目前，研究团队的工作是在室温下产生相同的结果，如果成功将是一个里程碑。

该团队在最近的实验中使用了半导体二硒化钨（WSe²）。该化合物属于一类由过渡金属和硫、硒或碲中的一种元素组成的半导体。这种类半导体的单层晶体与光的相互作用非常强烈。Anton-Solanas表示，它们被认为是微型和纳米激光器的潜在基础材料。

该团队产生的激光发射来自激子极化子，一种物质和光组成的混合粒子，由光粒子和激发电子之间的耦合产生。当基态的电子被提升到更高的能量状态时例如通过激光，就会形成激发的电子。几分之一秒后，它们会发出一个光粒子。当这个粒子被困在两个镜子之间时，它可以反过来激发另一个电子。这个循环一直持续到一个轻粒子逃离“陷阱”。

激子极化子耦合过程结合了光子和电子的不同特性。如果产生足够的激子极化子，就会出现一种情况即它们不再像单个粒子一样运行而是并合成为宏观量子形态。样品的光发射突然增加表明了转变已经发生。就像激光发出的光一样，在这种情况下产生的辐射是单色的，只有一种波长。这种光束可以在特定方向上辐射，并显示出干涉性。

为了证明二硒化钨的这种效果，该团队生产了1纳米厚的半导体样品。研究人员将它们放在镜子之间，然后用激光刺激晶体并研究由此产生的发射。结果表明，有证据显示辐射必须来自具有光和物质特性的混合粒子。于是该团队得出结论，激子极化子确实能在半导体中形成。

Schneider表示，这项研究成果增添了这种二维材料作为新型纳米激光器的可能性，并且在室温下就能生成激光。为了得到今天的结果，该团队已经为此连续工作了大约10年。同样地，在今年早些时候另一组研究团队发现了室温下单层晶体中激子极化子发射相干激光的证据。