二維電子氣

設想一層彈珠鬆鬆地散在一張完全平整的桌面上。它們能朝任何方向在桌面上自由亂滾，卻沒有一顆能跳離桌面、或陷到桌面以下——它們被困在那一個平面上。二維電子氣，就是一群被困得恰如其分的電子。

二維電子氣是一層薄薄的電子，它們在兩個方向上自由移動，卻被釘在第三個方向上，通常是因為它們被困在兩種不同晶體相接的界面處。這些電子聚成一層，可以只有一奈米左右厚，卻在那個平面之內表現得像一團自由游走的氣體。被這樣限住，電子們共享一個扁平、薄片般的世界，它們的許多性質——如何導電、如何響應磁場——與普通三維金屬中的電子大相逕庭。

這之所以重要，是因為二維電子氣是物理學中最乾淨的遊樂場之一：量子霍爾效應就是在這裡被發現的，它也驅動著高頻手機和雷達電子設備裡那些高速電晶體。誠實的提醒是：「氣體」是個寬鬆的說法——這些電子並不是一團互相分離的粒子氣，而是一片常常強烈相互作用的量子海洋，在高純度和低溫下，這些相互作用會產生整個凝聚態物理中最出人意料的一些效應。