全新量子材料“外爾—近藤半金屬”問世

具有“外爾費米子”特質(zhì) 可用于量子計算等領(lǐng)域

據(jù)英國《獨立報》近日報道，美國萊斯大學(xué)和奧地利維也納技術(shù)大學(xué)的研究人員聯(lián)合研制出一種全新的材料——“外爾—近藤半金屬”(Weyl-Kondo semimetal)，其屬于量子材料這一物質(zhì)類別，可用于量子計算等領(lǐng)域。

量子材料擁有一些很“詭異”的屬性，有些屬性或許可在未來的技術(shù)創(chuàng)新包括量子計算等領(lǐng)域“大展拳腳”，不過，研究人員并沒有真正弄懂這些材料的工作原理。

牛津大學(xué)量子材料科學(xué)家阿馬利亞·科爾代亞并沒有參與新研究，他在接受采訪時解釋說：“量子材料中的‘量子’這一單詞意味著，這些材料擁有一些無法由經(jīng)典物理學(xué)，而只能用量子力學(xué)來進行解釋的屬性。一般而言，這些物質(zhì)的組成成分之間擁有非常強的相互作用，我們并不知道這些物質(zhì)會有什么屬性，也無法預(yù)測。”

由于科學(xué)家們目前并沒有相關(guān)理論工具來預(yù)測量子材料的行為，因此，一般而言，他們會先在實驗室里制造出此類物質(zhì)，并對其進行測量，研究其屬性。

新材料的“橫空出世”也是如此。在最新研究中，維也納技術(shù)大學(xué)希爾克·標(biāo)樂-帕邢團隊對金屬鈰、鉍、鈀進行特定組合，制造出了新結(jié)構(gòu)，然后，他們對這一新結(jié)構(gòu)進行實驗；而萊斯大學(xué)的團隊從理論研究角度認(rèn)識到，最新發(fā)現(xiàn)或許可以制造出全新材料。

萊斯大學(xué)團隊表示，他們的建模顯示新結(jié)構(gòu)的質(zhì)量可以在電子質(zhì)量的1000倍到零之間變化，這是“外爾費米子”的典型特質(zhì)，外爾費米子是科學(xué)家于80多年前提出的一種粒子。由于這些粒子產(chǎn)生的原因是所謂的“近藤效應(yīng)”，因此他們將新材料命名為“外爾—近藤半金屬”。研究人員表示，盡管目前還并不清楚新材料的屬性和用途，但其無疑可用于量子計算領(lǐng)域。

總編輯圈點

19世紀(jì)末期，很多科學(xué)家認(rèn)為物理學(xué)已大功告成，研究這門學(xué)科很難再有什么作為。到1900年，開爾文勛爵發(fā)表著名演講稱，“在經(jīng)典物理學(xué)這片藍天上有兩朵烏云讓我們感到不安”。這兩朵烏云最終釀成巨大風(fēng)暴，并引出了現(xiàn)代科學(xué)的兩大基石：相對論和量子力學(xué)。100多年過去，兩朵烏云帶來的風(fēng)暴并未停止。如今科學(xué)家研究出新的量子材料，卻依然不了解它的性能。諸如此類的無數(shù)新困惑只能說明，任何一門科學(xué)都不可能“大功告成”，只會擁有更多未知疆域。（科技日報訊   記者劉霞)