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新材料兼具超導性和拓撲電子結(jié)構(gòu)

2025年06月05日08:37 | 來源:科技日報
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原標題:新材料兼具超導性和拓撲電子結(jié)構(gòu)

  美國萊斯大學科學家領銜的團隊在材料領域取得一項突破性進展。他們通過向二硫化鉭(TaS2)中摻入微量銦元素,制備出具有特殊電子結(jié)構(gòu)的“克萊默節(jié)點線”金屬。這項發(fā)表于最新一期《自然·通訊》雜志的研究,為開發(fā)新一代高性能電子器件開辟了新途徑。

  研究團隊發(fā)現(xiàn),銦元素的加入猶如一把神奇的鑰匙,改變了原有材料的晶體對稱性。在這種新型材料中,電子運動呈現(xiàn)出奇特的“分道揚鑣”現(xiàn)象——自旋方向相反的電子會沿著動量空間中不同的路徑運動,就像在高速公路上相向而行的車輛。這些路徑最終在“克萊默節(jié)點線”處交會。

  更令人振奮的是,這種材料展現(xiàn)出雙重特性:既有能零損耗傳輸電力的超導特性,又具備特殊的電子拓撲結(jié)構(gòu)。這種特性,使其在開發(fā)高效電力系統(tǒng)和量子計算機等領域具有廣闊前景。

  為精準把握材料的性能,研究團隊采用了尖端檢測技術(shù):通過自旋分辨角分辨光電子能譜,配合外加磁場中的電輸運實驗,精確捕捉這些帶電粒子的能量、運動和自旋狀態(tài)。實驗數(shù)據(jù)與理論預測高度吻合,驗證了這種材料的獨特價值。

  研究團隊表示,最新進展不僅拓展了材料科學的認知邊界,更鋪設了一條通往綠色電子技術(shù)的“快車道”。他們將繼續(xù)探索這類材料的奧秘,期待在能源效率和計算能力方面實現(xiàn)雙重突破。(記者劉霞)

(責編:郝孟佳、李昉)

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