研究人员制备出一种长期寻求的二维量子材料，并证实了其不寻常的导电边缘态，从而取得了一项重大里程碑。利用应变控制这些状态的能力，有望使该材料成为未来室温量子电子学的理想平台。
这项突破由副教授 Kezilbeiek Shawulienu 与阿尔托大学的研究人员合作领导，其中包括彼得·利耶罗斯教授和何塞·拉多教授。该团队通过在二硒化铌 (NbSe2) 衬底上生长仅由两层碲化锡 构成的原子级薄膜来制备这种材料。
原子级薄晶体揭示独特量子态
为了研究该材料的特性，研究人员使用了分子束外延技术结合低温扫描隧道显微镜，使他们能够以原子级精度探测其电子行为。
他们的测量揭示了成对的导电边缘态，这是拓扑晶体绝缘体的一个定义性特征。这些特殊的通道允许电子沿着材料的边缘传输，并受到晶格对称性的保护。
应变控制材料的量子特性
导电边缘态出现在超过 0.2 电子伏特 的大电子带隙内。研究团队发现，碲化锡薄膜受到底层衬底的压缩，产生的应变对于稳定材料的拓扑态至关重要。
更重要的是，研究人员证明了这些边缘态可以通过改变应变进行调节，这为未来技术调控材料的电子行为提供了一种实用的方法。
未来量子电子学的潜力
第一性原理量子力学计算证实，观测到的边缘态具有拓扑起源。团队还研究了相邻边缘态如何相互作用，发现由于静电相互作用和量子隧穿的共同作用，它们的能级发生了移动。
由于该材料具有相对较大的带隙，预计其拓扑特性即使在室温下也能保持稳定。这使其成为探索应变可调二维拓扑态的有前景的平台，并可能支持自旋电子学和纳米器件领域的未来进展。
这些发现发表在《自然·通讯》 期刊上。