En elektronhålsvätska är en unik kollektiv kvanttillståndsbildning i halvledare där fria laddningar kan kondensera till en droppe. Dessa droppar har intressanta användningsområden för laserstyrda kretsar baserade på ljusstrålar istället för ledningar. Tyvärr, elektronhålsvätskor finns normalt bara i extremt kalla miljöer, och är inte praktiska för riktiga enheter. Men tänk om dessa droppar istället kunde bildas när materialet värms upp?

Vår studie förutspådde att dessa droppar kan kunna kondensera vid temperaturer 1, 000 grader (F) varmare än tidigare trott. Vi gjorde förutsägelsen genom att kombinera flera beräkningsmodeller och tidigare experimentella resultat för att användas som ingredienser för en ny metaanalys av elektron-hålsvätskeövergången i en 1-atoms tunn flinga av molybdendisulfid (MoS) ₂ ).

Vi visade att vår första principanalys matchade de fysiska data vi tog via spektroskopi, och vi kunde mäta viktiga egenskaper hos materialet, som en enorm 23-faldig ökning av ljusemissionsintensiteten, antal transportörer i varje dal, intrabandlivslängder, och andra parametrar som kommer att ge oss mer insikt i beteendet hos detta material på atomnivå.

Detta nya beräkningsarbete antyder att den unika formen av 1-atoms tunna halvledarflingor gör dem till utmärkta livsmiljöer för elektronhålsvätskor, även över rumstemperatur. Genom att blanda resultaten från flera datormodeller och experiment kunde vi verifiera att ljusemission från dessa flingor verkligen var en signal om droppbildning.

Det faktum att denna första principanalys framgångsrikt förutsäger de mätningar vi tidigare observerat är en stor seger både för giltigheten av dessa elektronhålsvätskeobservationer och för användningen av fundamentala fysikmodeller för att analysera spektra och extrahera meningsfull information om systemet.

Vi kan fortfarande inte helt förklara ljusemissionen från dessa droppar, men en sak är klar:atomärt tunna material spelar efter sina egna regler.