物理學家終於建構了十多年前預測的量子材料
芬蘭於韋斯屈萊大學和阿爾託大學的物理學家成功創造了一種二維晶體拓撲絕緣體，標誌著科學家們十多年來期待的量子材料首次在實驗上實現。到目前為止，生產它的嘗試一直因開發合適材料的困難而受阻。
這項突破是由 Kezilbeiek Shawulienu 副教授與阿爾託大學研究人員（包括 Peter Liljeroth 教授和 Jose Lado 教授）合作領導的。該團隊透過在二硒化鈮 (NbSe) 上生長兩層碲化錫 (SnTe) 原子薄膜來製造這種材料。2) 基材。
原子薄晶體表現出獨特的量子態
為了研究這種材料的特性，研究人員將分子束外延與低溫掃描穿隧顯微鏡結合使用，使他們能夠以原子級精度研究其電子行為。
他們的測量揭示了成對的導電邊緣態，這是拓樸晶體絕緣體的定義特徵。這些特殊的路徑允許電子沿著材料的邊緣行進，並受到晶格對稱性的保護。
應變控製材料的量子特性
導電邊緣態出現在超過 0.2 電子伏特 (eV) 的大電子帶隙內。研究團隊發現，碲化錫薄膜被下面的基板壓縮，產生了穩定材料拓撲狀態所需的應力。
更重要的是，研究人員證明，可以透過改變電壓來調節這些邊緣態，為未來技術定製材料的電子行為提供了實用的方法。
未來量子電子的潛力
第一原理量子力學計算證實了觀察到的邊緣態具有拓樸起源。該團隊研究了相鄰邊緣態如何相互作用，發現它們的能階由於靜電相互作用和量子穿隧效應的結合而改變。
由於該材料具有相對較大的帶隙，因此即使在室溫下其拓撲特性也有望保持穩定。這使其成為研究二維應變可調拓撲狀態的有前景的平台，並可能支援基於自旋的電子學和奈米級裝置的未來發展。
研究結果發表在期刊上 自然通訊。
