據物理學家組織網3月29日報道，美國科學家首次觀（guān）察到了激子內發生自發相幹現象時的各種圖案，最新研究有助於他們更好地理解激子以及物質的量子屬性（xìng），也有望讓科學家們研製出新（xīn）的光電計算設備和消費設備，因為研製（zhì）出這些（xiē）光電設備（bèi）需要深入了解物質和光的基（jī）本屬性。研究發表於3月29日出版的（de）《自然》雜誌。

      激子是指半導體內相互依附的電子和空穴對，其決定了半導體的光學屬（shǔ）性並使半導體（tǐ）具有光電設備的功能。加州大學聖地亞哥分（fèn）校的物理學教（jiāo）授（shòu）列奧尼德?布托夫領導的科（kē）研團隊將激子冷卻到絕對零度（零（líng）下273.15攝氏度）左右，並借用設備，在高於（yú）絕對零度0.1攝（shè）氏度的（de）條件下觀察到了激子的自發相幹、自旋紋理和相位奇點。

      2002年，布托（tuō）夫（fū）發現，當激子被冷卻（què）到足夠低溫時，其會自發排列成（chéng）一個有序的微小滴珠陣列，就像一串迷你珍珠項鏈。在最新實驗中，他們發現，激子（zǐ）粒子的自旋在空（kōng）間內並非完全（quán）一樣（yàng），而是會圍繞這些小滴珠形（xíng）成一定的圖案，他們稱之為“自旋結構”。他們也發現，自發相幹圖案不僅同自旋極化圖案（àn）有關，也同相幹激子氣體內（nèi）的相位奇點有（yǒu）關。

      該研究論文的第一作者、研究生阿曆克斯?海表示（shì）：“看到（dào）這些（xiē）圖案令人吃驚。更令人（rén）驚奇的是，對極化進行測（cè）量表明，相幹（gàn）和極化之間（jiān）強烈相關。”布（bù）托夫說：“最新研究有助於（yú）我們理解激子的（de）基本屬性以及信號處理過（guò）程，這（zhè）對未來建（jiàn）造出激子設備不可或缺。”

      物理學家們讓激光器照射在被冷（lěng）卻的砷化镓（製造手機晶體管的原材料）樣本上製造出（chū）了（le）激（jī）子。光會將電子由它們盤踞的原子軌道踢出，從而製造出一個帶負電荷的“自由”電子和一個帶正電荷的“空穴”，它們（men）之間的庫侖相互作用在一定條件下會使它們在空間上束（shù）縛在一起，成為激子。然而，因為電子和空穴非常接近（jìn），當光出現時，它們（men）有時會相互湮滅。

      為了不讓湮滅（miè）悲劇發生，布（bù）托夫團隊將電子和相對應的空穴分別置於（yú）不同的納米（mǐ）大小的量子勢阱內，這使得製造出的激子具有（yǒu）所需要的（de）壽命，在本次試驗中，大約為50納秒（miǎo）。海表示：“在這段時間（jiān）內，激子會冷卻形（xíng）成凝聚物，並展示出令人感興趣的自旋物（wù）理（lǐ）學。”

      科學家們還使用了幹涉儀，將光分成兩（liǎng）個不同（tóng）的路徑，從而使他們能比（bǐ）較同一樣本的兩個不同區域的情況，首次看（kàn）到（dào）激子內自發相幹的詳細細節。海說：“以前的實驗需要（yào）使用光纖並（bìng）在稀釋製冷機內進行，但（dàn）最新設備讓我們能（néng）在非常低的溫度下給（gěi）激子拍（pāi）照，這一（yī）點（diǎn）非常重要。”