Een elektron-gatvloeistof is een unieke collectieve kwantumtoestandsformatie in halfgeleiders waar vrije ladingen kunnen condenseren tot een druppel. Deze druppeltjes hebben interessante toepassingen voor lasergestuurde circuits op basis van lichtstralen in plaats van draden. Helaas, elektron-gatvloeistoffen bestaan ​​normaal gesproken alleen in extreem koude omgevingen, en zijn niet praktisch voor echte apparaten. Maar wat als deze druppeltjes zich in plaats daarvan zouden kunnen vormen als het materiaal opwarmt?

Onze studie voorspelde dat deze druppeltjes kunnen condenseren bij temperaturen 1, 000 graden (F) heter dan eerder werd gedacht. We hebben de voorspelling gedaan door verschillende rekenmodellen en eerdere experimentele resultaten te combineren om te gebruiken als ingrediënten voor een nieuwe meta-analyse van de elektron-gat vloeistofovergang in een 1-atoom dunne vlok Molybdeendisulfide (MoS ₂ ).

We toonden aan dat onze analyse van de eerste principes overeenkwam met de fysieke gegevens die we via spectroscopie hadden verzameld, en we konden belangrijke eigenschappen van het materiaal meten, zoals een enorme 23-voudige toename van de lichtemissie-intensiteit, aantal vervoerders in elke vallei, intraband levensduur, en andere parameters die ons meer inzicht zullen geven in het gedrag van dit materiaal op atomair niveau.

Dit nieuwe computationele werk suggereert dat de unieke vorm van 1-atoom dunne halfgeleidervlokken hen uitstekende habitats maakt voor elektronengatvloeistoffen, zelfs boven kamertemperatuur. Door de resultaten van meerdere computermodellen en experimenten te mengen, konden we verifiëren dat de lichtemissie van deze vlokken inderdaad een signaal was van druppelvorming.

Het feit dat deze eerste-principeanalyse met succes de metingen voorspelt die we eerder hebben waargenomen, is een grote overwinning voor zowel de validiteit van deze elektron-gat-vloeistofwaarnemingen als voor het gebruik van fundamentele fysica-modellen om spectra te analyseren en zinvolle informatie over het systeem te extraheren.

We kunnen de lichtemissie van deze druppeltjes nog steeds niet volledig verklaren, maar één ding is duidelijk:atomair dunne materialen spelen volgens hun eigen regels.