Letter
固体物理学：酸化銅Cu2Oにおける巨大リュードベリ励起子
Nature 514, 7522 doi: 10.1038/nature13832
主量子数の大きい準位へ移動した電子を持つ高励起原子は水素に似た物体であり、リュードベリ原子と呼ばれている。リュードベリ原子の巨大な大きさから、巨大な相互作用効果が生じる。こうした相互作用を観測して、単一量子レベルで原子物理学や分子物理学の知見が得られている。励起子は、電子と正に帯電した正孔からなる半導体の基本的な光学励起であり、凝縮物質における水素の類似物である。リュードベリ原子の場合と似た広がりを持つ高励起励起子は、微視的なエネルギーポテンシャルランドスケープを使って高い精度で結晶中に配置し、移動できるため、興味深い。このようなリュードベリ励起子の相互作用によって、規則的な励起子相の形成や、それらの周りの素励起の量子レベルでの検出が可能となる。本論文では、酸化銅Cu2O中に、主量子数がn = 25と大きいリュードベリ励起子が存在することを実証する。この状態は、基底状態の約1 nmに比べて、2 μm以上という巨大な波動関数の広がり（電子と正孔の平均距離）を持つ。そのような励起子間に強い双極子–双極子相互作用があることは、励起子が1つ存在すると、その近傍にあるもう1つの励起子の励起が阻害されるブロッケード効果によって示される。
