马里兰大学一支先驱团队首次捕捉到原子热振动的图像，揭示了二维材料内部不可见的动态世界。他们创新的电子叠层衍射技术观测到了难以捉摸的"莫尔相位子"——这种长期理论推测的现象在原子层面调控着热传导、电子行为与结构有序性。该发现不仅证实了存在数十年的理论，更为构建量子计算、超高能效电子设备和先进纳米传感器的未来提供了全新视角。
马里兰大学材料科学与工程系助理教授张一超开发了一种电子显微技术，可直接对"莫尔相位子"进行成像——这种物理现象影响着下一代电子和量子器件中二维材料的超导性和热传导性。相关研究论文于7月24日发表在期刊Science上，首次记录了单个原子热振动的图像。（参见下方视频链接。）
厚度仅数纳米的片状二维材料正被探索作为下一代量子与电子器件的新组件。扭曲二维材料中的关键特征"莫尔相位子"对理解材料的热导率、电子行为和结构有序性至关重要。此前莫尔相位子难以实验检测，阻碍了对这类可能彻底改变量子技术与高能效电子器件的材料的深入理解。
张一超研究团队通过名为"电子叠层衍射成像"的新技术应对这一挑战，该技术实现了文献记载的最高分辨率（优于15皮米），并检测到由热振动引起的单个原子模糊现象。其研究揭示：空间局域化的莫尔相位子主导着扭曲二维材料的热振动，这从根本上重塑了科学家对其影响的理解。
这项突破性研究不仅证实了关于莫尔相位子的长期理论预测，还首次证明了"电子叠层衍射成像"能以原子精度绘制热振动图谱——这是以往实验能力无法企及的。
"这如同破译原子运动的隐秘语言，"张一超表示，"电子叠层衍射成像让我们直接观测到这些细微振动。现在我们拥有探索未知物理现象的强大新方法，将加速二维量子材料的发现进程。"
张一超团队后续将重点研究量子与电子材料中缺陷和界面如何影响热振动。控制这些材料的热振动行为有望设计出具有定制化热学、电子学和光学特性的新型器件，为量子计算、高能效电子学和纳米级传感器的发展铺平道路。