新加坡国立大学的研究团队通过在二维过渡金属二硫化物中利用自组装的单空位，成功制造出原子级精度的量子反点，标志着一个重要的科学突破。
量子点的作用是将电子限制在纳米尺度内，而反点则是指一个以排斥电子为特征的势能区域。通过巧妙地在设计好的反点晶格中引入反点图案，形成了有趣的人工结构。
这些结构展现出周期性的电位调制，能够改变二维电子的行为，从而引发新的输运特性和独特的量子现象。随着器件向小型化发展，精确控制每个反点的大小和间距变得尤为重要，这种控制能力以及对环境干扰的抵抗力是解决纳米电子学技术挑战的关键。
由新加坡国立大学化学系和功能智能材料研究所的副教授Jiong Lu领导的研究小组，提出了一种在二维三原子层TMD中制造一系列精心设计的量子空穴态的方法。
这些量子反点被视为量子信息技术等应用的潜在新一代候选者。研究通过将单空位自组装成规则的模式来实现这一目标，并利用扫描隧道显微镜和非接触式原子力显微镜对其原子和电子结构进行了分析。
该研究成果已发表在《自然纳米技术》期刊上。
研究中特意培养了含有大量碲元素的缺陷铂二碲化样品。经过热退火处理后，碲的单空位表现得如同“原子乐高”，自组装成高度有序的基于空位的量子反点。这些量子反点内的奇异点由一个碲原子隔开，代表了传统反点阵中可能的最小间距。
随着量子反点中单空位数量的增加，累积的排斥电位增强，导致准粒子在量子反点内的干涉效应增强，从而产生多层次的量子空穴状态，其能量间隙可在电信到远红外范围内调节。
由于其几何保护特性，这些精心设计的量子空穴态在暴露于空气后，即使量子反点中的空位被氧气占据，仍能保持结构的稳定性。这种对环境影响的强韧性是该方法的另一大优势。
Lu副教授表示：“这些量子反点的制造概念为在具有离散量子空穴态的二维材料中创造新型人工纳米结构开辟了新的可能性。这些结构为探索新的量子现象和以往无法研究的热电子动力学提供了良好的平台。”
