一、【科学背景】
层状过渡金属硫族化合物（TMDs）及其莫尔异质结构是凝聚态物理的理想研究平台，可承载莫特绝缘体、广义维格纳晶体等多种集体涌现电子现象，且能天然实现以激子为玻色子、掺杂电荷为费米子的玻色-费米混合物。这类混合物在多体物理中具有普适性，为跨尺度玻色-费米相互作用研究搭建了桥梁。
近年来，TMDs 莫尔结构中已实现玻色-费米混合物的实验制备，为研究可调粒子相互作用、拓扑超导性等提供了可能。但核心挑战仍未解决：关联电子环境中激子的输运行为机制尚不不明确，即电子态的关联性如何调控激子的迁移率、扩散动力学等关键特性，这限制了对玻色-费米混合物动力学的深入理解，也阻碍了相关体系在量子调控中的应用。
二、【创新成果】
为填补上述缺口，马里兰大学帕克分校联合量子研究所的Mohammad Hafezi教授和日内瓦大学量子物质物理系的Daniel G. Suárez-Forero等人聚焦“超低激子密度+低温”极限条件，以WSe2/WS2双层结构为模型体系，首次观测到电子莫特绝缘相附近激子扩散的千倍增强效应，打破了“莫特绝缘区电子局域化，激子扩散受抑”的常规认知，揭示了“非单配空穴扩散”及双渠道扩散机制，破解了关联电子环境中激子输运机制不明的难题，既拓展了玻色-费米相互作用的研究边界，也为量子调控器件开发与复杂量子态表征提供了关键支撑。该成果以“Giant enhancement of exciton diffusion near an electronic Mott insulator”为题发表在国际学术期刊《Science》。
图1. 实验方案与物理系统表征。© 2026 AAAS
图2. 电子掺杂晶格中层间准粒子动力学的时空分辨测量。© 2026 AAAS
图3. 激子扩散机制示意图。© 2026 AAAS
图4. 莫尔晶格中扩散行为的泵浦强度与温度依赖性。© 2026 AAAS
三、【科学启迪】
这项工作首次建立起关联电子态与激子扩散动力学的直接关联，发现“非单配空穴扩散”这一全新调控机制，打破了传统认知中“电子局域化必然抑制激子输运”的固有框架，明确了电子填充因子、莫尔势能、准粒子有效质量三者对激子扩散的协同调控规律，提出“单配运动-非单配扩散”双渠道模型，为解释低维异质结构中激子输运的复杂变化提供了统一理论框架。
原文信息：Pranshoo Upadhyay et al. ,Giant enhancement of exciton diffusion near an electronic Mott insulator. Science.
