<p>包括兩名佐治亞理工學(xué)院研究人員在內(nèi)的一群物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的量子態(tài)。研究，發(fā)表在雜志上自然，發(fā)現(xiàn)了沿著八面體細(xì)胞邊緣流動(dòng)的新型環(huán)狀電流錳 three硅 twoTe公司 six ,這使得材料的導(dǎo)電性增加了十億分之十。這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)為量子器件和超導(dǎo)體帶來(lái)一種新的范式。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該團(tuán)隊(duì)由佐治亞理工大學(xué)理論物理學(xué)家薩米&middot;哈卡尼（Sami Hakani）和伊塔瑪爾&middot;金奇（Itamar Kimchi），以及實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家馮冶（橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）、蘭斯&middot;德?。纤髮W(xué)）和科羅拉多大學(xué)博爾德分校的曹剛（Gang Cao）、倪一飛（Yifei Ni）、張瑜（Yu Zhang）和趙恒迪（Hengdi Zhao）組成。該小組是在他們之前的研究調(diào)查了同樣的材料。</p> <p>&nbsp;</p> <p>佐治亞理工學(xué)院研究生哈卡尼（Hakani）說(shuō)：&ldquo;因?yàn)檫@些材料不適合任何現(xiàn)有的模型，我們必須開發(fā)新的想法來(lái)理解它。&rdquo;哈卡尼在發(fā)展這一理論中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。&ldquo;這些新想法將幫助我們研究可用于下一代磁場(chǎng)設(shè)備的相關(guān)材料。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>規(guī)則的例外</p> <p><br />物理學(xué)家首先對(duì)錳 three硅 twoTe公司 six由于其獨(dú)特的電氣特性，特別是一種稱為超大磁電阻效應(yīng) ,當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)，材料導(dǎo)電性的極大增強(qiáng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在大多數(shù)材料中，施加磁場(chǎng)不會(huì)改變材料的導(dǎo)電性。然而，在另一類材料中，施加磁場(chǎng)確實(shí)會(huì)改變電導(dǎo)率；這個(gè)叫做磁電阻 ,它可以擴(kuò)展到電導(dǎo)率的&ldquo;巨大&rdquo;和&ldquo;巨大&rdquo;變化。在以下情況下超大磁電阻效應(yīng) ,一種材料可以從像絕緣體（像聚苯乙烯泡沫塑料）一樣的性能轉(zhuǎn)變?yōu)橄窠饘倬€一樣的導(dǎo)電性能。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這種變化并不罕見。材料展示巨磁電阻通常用于計(jì)算機(jī)；然而，在所有這些已知的材料中，材料并不會(huì)以很大程度上取決于外加磁場(chǎng)方向的方式改變其行為。這種新型三聚體蜂窩材料確實(shí)如此。</p> <p>&nbsp;</p> <p>佐治亞理工大學(xué)物理學(xué)院的理論物理學(xué)家兼助理教授Kimchi說(shuō)：&ldquo;這種現(xiàn)象無(wú)視所有現(xiàn)有的理論模型和實(shí)驗(yàn)先例。&rdquo;這就是他和Hakani的用武之地。</p> <p>&nbsp;</p> <p>揭開回路電流</p> <p><br />Kimchi說(shuō)：&ldquo;作為理論物理學(xué)家，我們開發(fā)了新的數(shù)學(xué)模型。&rdquo;。&ldquo;當(dāng)從質(zhì)量上很難理解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的任何東西是如何有意義的時(shí)，當(dāng)有一些從質(zhì)量上令人震驚的東西時(shí)，我們會(huì)嘗試給出基本的圖片。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Hakani和Kimchi利用實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)的信息，著手理解為什么只有當(dāng)磁場(chǎng)垂直于材料的蜂窩狀表面時(shí)，電導(dǎo)率才會(huì)發(fā)生極端變化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Kimchi說(shuō)：&ldquo;我們的想法聽起來(lái)很有希望，但不幸的是，我們很快意識(shí)到磁性錳離子之間的電流會(huì)被對(duì)稱性所阻止，這令人沮喪。&rdquo;。&ldquo;然而，薩米隨后對(duì)八面體排列的碲離子進(jìn)行了對(duì)稱性分析，對(duì)它們來(lái)說(shuō)，電流是對(duì)稱的，可以計(jì)算出來(lái)！&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>從上面看，這種材料看起來(lái)像一系列二維蜂巢。然而，從側(cè)面看，這種材料是由&ldquo;薄片&rdquo;組成的，就像一層蛋糕。在蜂窩狀的每個(gè)&ldquo;板&rdquo;內(nèi)，電子可以圍繞每個(gè)八面體單元以圓形路徑移動(dòng)。材料中的這些循環(huán)、循環(huán)流動(dòng)的電流負(fù)責(zé)材料的獨(dú)特行為。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在沒(méi)有磁場(chǎng)存在的情況下，電子會(huì)沿著蜂窩狀&ldquo;細(xì)胞&rdquo;逆時(shí)針和順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)，就像汽車?yán)@著環(huán)形交叉路口雙向行駛一樣。就像在不受控制的交通中一樣，&ldquo;交通堵塞&rdquo;使電子很難在材料中快速移動(dòng)。如果沒(méi)有簡(jiǎn)化交通的方法，這種材料更像是一種絕緣體。</p> <p>&nbsp;</p> <p>然而，如果垂直于蜂窩狀表面施加磁場(chǎng)，就會(huì)形成&ldquo;交通流&rdquo;，電子會(huì)更快地在回路中移動(dòng)。該材料隨后起到了導(dǎo)體的作用，導(dǎo)電性增加了7個(gè)數(shù)量級(jí)，相當(dāng)于增加了十億分之一。</p> <p>&nbsp;</p> <p>新范式</p> <p><br />從絕緣體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變也可以通過(guò)在材料中施加電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，但在這種情況下，它不會(huì)瞬間發(fā)生。材料從絕緣體切換到導(dǎo)體可能需要幾秒鐘甚至幾分鐘的時(shí)間。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這種可調(diào)性和較慢的開關(guān)類型，再加上該材料對(duì)電流的敏感性，可能會(huì)在電流控制量子設(shè)備中帶來(lái)新的應(yīng)用和發(fā)現(xiàn)，這是一個(gè)從傳感器到計(jì)算機(jī)到安全通信的設(shè)備領(lǐng)域。</p> <p>&nbsp;</p> <p>下一步是什么？努力更好地理解新發(fā)現(xiàn)的量子態(tài)，并尋找可能存在量子態(tài)的其他材料。</p> <p>&nbsp;</p> <p>哈卡尼說(shuō)：&ldquo;展望未來(lái)，我們不僅希望了解是什么使這種材料特別，還希望了解相關(guān)材料需要哪些微觀成分才能成為我們未來(lái)有用的量子技術(shù)。&rdquo;。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>