电子原子层之间的量子运动

可能常识，从一个点移到另一个对象，它必须通过所有的点在路径上。

“想象有人驾车从堪萨斯城到托皮卡上 I-70 — — 它是安全地说，他必须在劳伦斯在一些点在旅途中，”许赵，物理与天文学在堪萨斯大学副教授说。”或打篮球时，当 KU 的乔什 · 杰克逊从弗兰克梅森 III 接收空中接力传递和扣篮从上面到下面边缘，球必须在某一时刻箍在时间。

图像︰ 图的触发的顶部和底部的图层，绕过中间层之间电子的量子运动的激光束。新的三层材料从 KU 的超快激光实验室材料总有一天可能会导致下一代电子产品。信用︰ 弗兰克赛明葛

不是这样在量子世界中的电子，这不遵循这种常识规则大部分为。

“电子可以出现在一楼，然后三楼，没有以前曾在二楼，”赵说。

赵，KU 物理研究生弗兰克赛明葛和自我研究生研究员塞缪尔车道，只是观察到电子的运动有悖常理 KU 的超快激光实验室在实验过程中。

“在三个原子层制成的样品，顶部图层中的电子移动到底部图层，而不曾经被发现在的中间层，”顾研究员说。

因为这种”量子”运输是非常有效的赵说它可以在一种新型的人造材料，被称为”范德华力的材料”，可总有一天在太阳能电池和电子产品中关键的作用。

KU 研究团队利用”胶带”方法，如解除从晶体的磁带，则验证光学显微镜下观察单分子层制备样品。该示例包含层 MoS2、 WS2 和 MoSe2 — — 每一层比一纳米薄。所有三是半导体材料，用不同颜色的光反应。基于此，KU 研究者用于 100 飞秒时间激光脉冲解放一些顶部 MoSe2 层中的电子，这样他们就可以自由移动。

“激光脉冲的颜色被选择，只有顶部图层中的电子可以解放了，”赵说。”然后我们使用另一个激光脉冲与底层 MoS2 的 ‘权利’ 颜色来检测这些电子的外观，该图层中。第二脉冲是故意安排后第一个脉冲到达样品由约 1 皮秒，让它距离 0.3 毫米长于第。

研究小组发现电子移动从顶部到底部图层在约之一秒平均。

赵说:”是否电子都是遵循 ‘常识’ 像所谓的经典粒子，他们会在某一时刻的中间层在这一秒，”。

研究人员用第三个脉冲与另一种颜色来监测的中间层和发现没有电子。实验中发现的违反直觉中的电子输运的原子层堆栈进一步证实了模拟由理论家明岗咀和肖程曾内布拉斯加-林肯大学的论文的合著者。

根据赵，之间通过范德华力连接的原子层电子的量子输运的核查是令人鼓舞的消息，研究人员开发新的材料。

“石器时代、 青铜器时代和铁器时代 — — 材料已定义元素的人类历史上，”他说。”现代信息技术时代是很大程度上基于硅，是几十年的材料的研究重点放在寻找新的材料和发展更好的技术，使他们与高质量和低成本的结果。

赵说︰ 近几十年来，研究者们已经学会了通过改变它们的大小和形状在纳米尺度上的优化性能的材料。大约十年前发现了一种新型的纳米材料，称为二维材料。

“他们形成单个层的原子或分子，”他说。”最知名的例子是石墨烯，单层的碳原子。到目前为止，已发现 100 多种不同类型的二维材料，等三个在这项研究中使用。因为这些原子层可以通过范德华力堆积，他们开了完全新的路线，使新的功能材料。

研究人员说他的团队的工作重点是电子和光学应用的理想选择这种材料的关键要求︰ 电子必须能够有效地在这些原子层之间移动。

“这项研究表明电子可以之间传输这些层量子的方式，就像其他导体和半导体，”他说。

国家自然科学基金资助这项研究。车道由自我研究生奖学金支持。