在溫度極低的條件下，物質的行為通常與正常條件下的行為不同。當溫度降低到-273℃左右時，物理粒子可能會放棄其獨立性并在短時間內合并為單個對象，并賦予對象中所有粒子以相同的屬性，這種對象的結構稱為玻色-愛因斯坦凝聚物（Bose-Einstein Condensates），代表物質的一種特殊聚集狀態(tài)。

近期，由奧爾登堡大學的物理學家Carlos Anton-Solanas博士和Christian Schneider教授率領的國際研究團隊已經首次成功地在電荷載流子復合物中產生了這種不尋常的量子態(tài)，其中該載流子復合物與光粒子緊密相連，并位于由單原子層組成的超薄半導體片中。且這一過程產生的光與激光類似，有望將其應用于超小型固態(tài)激光器的制造中。

單原子層產生玻色-愛因斯坦凝聚體示意圖

該研究的重點是由物質和光組成的準粒子，稱為激子-極化子（exciton-polaritons），它是固體中激發(fā)電子與光粒子（光子）之間強耦合的產物：電子首先受激光的影響被激發(fā)到高能級狀態(tài)；其次由于高能級的狀態(tài)不穩(wěn)定，電子會在大約一萬億分之一秒的時間內發(fā)射出光粒子并重新返回基態(tài)；然后這些光粒子會被困在兩個反射鏡之間，并會重新激發(fā)新的電子；最后這一循環(huán)不斷重復，直至光粒子逃脫兩個反射鏡，向外輻射，此時這種光粒子就被稱為激子-極化子，它們結合了電子和光子的特性，并且與某些稱為玻色子的物理粒子行為類似。

在這項研究中，研究人員對單原子層組成的超薄晶體中的激子極化子進行了相關研究，他們首先制造了厚度小于1 nm的二硒化鉬薄片，并將其放置在兩層其他材料之間形成“微腔”，使其像反射鏡一樣反射光粒子；隨后，他們將裝置冷卻到-273℃左右，并使用短脈沖激光激發(fā)激子-極化子；最后增大激光強度后發(fā)現(xiàn)，當激光到達一定強度后，該樣品的發(fā)光效果明顯增強，這也表明他們已經成功的利用激子-極化子產生了玻色-愛因斯坦凝聚體。

Carlos Anton-Solanas博士也對此表示：“該實驗可以表明僅利用單原子層便可成功構造出相干光源，即意味著已經通過該方法制造出了最小的固態(tài)激光器。”在未來，研究人員將致力于在室溫條件下實現(xiàn)相同的效果，使其更加適合于實際的應用當中。