近期，由澳大利亞高校領(lǐng)導(dǎo)的研究提供了世界上第一次二維WS2半導(dǎo)體中費米極子（Fermi polarons）間的相互作用的測量，使用的是能夠測量復(fù)雜量子材料的超快光譜。斯威本科技大學(xué)（Swinburne University of Technology）的研究人員在對二維半導(dǎo)體單層的實驗中發(fā)現(xiàn)了激子-極子之間相互作用的特征。莫納什大學(xué)和皇家墨爾本理工大學(xué)的FLEET合作者開發(fā)了一個理論模型來解釋這些實驗信號。他們發(fā)現(xiàn)，長距離的排斥性相互作用是由相位空間填充效應(yīng)介導(dǎo)的，而短距離的吸引性相互作用導(dǎo)致了合作結(jié)合的激子-激子-電子狀態(tài)的形成。

　　二硫化鎢（WS2）來自半導(dǎo)體過渡金屬二氯化物（TMDCs）家族。當(dāng)塊狀材料被剝落到單一原子單層（厚度小于1納米）時，這些二維材料的物理性質(zhì)變得相對容易掌控。許多有趣的物理學(xué)是由準(zhǔn)粒子的產(chǎn)生和相互作用描述的。激發(fā)子就是這樣一種準(zhǔn)粒子，它們主導(dǎo)著單層WS2的光學(xué)響應(yīng)。當(dāng)電子從價帶（valence band）被激發(fā)到導(dǎo)帶（conduction band）時，就會形成激子。留下的空位（空穴）然后可以通過庫侖力（Coulomb forces）與受激電子結(jié)合，形成激子。“當(dāng)單層中存在多余的電子時，這種情況變得更加復(fù)雜，”該論文的作者Jack Muir解釋說?！斑@些‘備用’電子可以坐在傳導(dǎo)帶中，不與光直接互動。然后激子可以與這些多余的電子結(jié)合，形成三重子（trions）?！钡侨绻黾訐诫s的密度會發(fā)生什么？每個激子不再只有一個電子，而是五個、十個、數(shù)百個......此時，激子可以被視為一個缺陷。激子和費米電子間的相互作用導(dǎo)致了新的準(zhǔn)粒子 - 極子的形成。正如莫納什大學(xué)教授Meera Parish所指出：“在費米海中有缺陷是一個超越二維WS2半導(dǎo)體的普遍問題。極化子的粒子在一系列系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，包括冷原子氣體，甚至中子星的內(nèi)殼。”