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量子材料:一种具有手性性质的新物质状态

本站发布时间:2024-02-18 16:26:49

一个国际研究小组发现了一种新的物质状态,其特征是存在一种称为手性电流的量子现象。与传统磁性材料不同,这些电流是由电子的协同运动在原子尺度上产生的,传统磁性材料的特性源于被称为自旋的电子的量子特性及其在晶体中的有序性

手性在科学中是一个极其重要的性质,例如,它也是理解DNA的基础。在发现的量子现象中,电流的手性是通过研究光和物质之间的相互作用来检测的,在这种相互作用中,适当偏振的光子可以从材料表面发射出具有明确自旋态的电子

这一发现发表在《自然》杂志上,极大地丰富了我们对量子材料的了解,以寻找手性量子相和研究材料表面发生的现象

威尼斯Ca’Foscari大学凝聚态物理学研究员、该研究负责人Federico Mazzola解释道:“这些量子态的存在可能为开发一种新型电子器件铺平道路,这种电子器件利用手性电流作为信息载体来代替电子电荷。”

“此外,这些现象可能对基于新型手性光电子器件的未来应用产生重要影响,并对新型传感器的量子技术领域以及生物医学和可再生能源领域产生重大影响。”

来源于理论预测,这项研究首次直接验证了这种量子态的存在,由于使用了意大利Elettra同步加速器,这种量子态至今神秘莫测。到目前为止,关于这种现象存在的知识实际上仅限于对某些材料的理论预测。它在固体表面的观察使其对新型超薄电子设备的开发非常有趣

该研究小组包括威尼斯Ca’Foscari大学、自旋研究所、CNR材料官方研究所和萨莱诺大学等国家和国际合作伙伴,调查了一种材料的现象,这种材料的电子特性和超导自旋电子学应用已经为科学界所知,但这一新发现的范围更广,更具普遍性,适用于广泛的量子材料

这些材料正在革命性地改变量子物理学和当前新技术的发展,其性质远远超出了经典物理学所描述的范围

More information:Federico Mazzola, Signatures of a surface spin–orbital chiral metal, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07033-8. www.nature.com/articles/s41586-024-07033-8

Provided by Ca' Foscari University of Venice

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