涡旋电场的发现可能会影响量子计算

香港城市大学（CityUHK）和当地合作伙伴的研究人员观察到了一种新的涡流电场，它有可能增强未来的电子、磁性和光学设备

发表在《科学》杂志上的“在扭曲双层二硫化钼中观察到的极性和准晶涡旋”研究具有很高的价值，因为它可以升级许多设备的运行，包括增强存储稳定性和计算速度

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“以前，产生涡流电场需要昂贵的薄膜沉积技术和复杂的程序。然而，我们的研究表明，双层2D材料中的简单扭曲很容易引起这种涡流电场，”化学系的Ly Thuc Hue教授和CityUHK超级钻石和高级薄膜中心的核心成员说

为了实现干净的界面，研究人员通常直接合成双层。然而，保持扭转角度的自由度是具有挑战性的，特别是对于低角度扭转。Ly教授的团队发明了创新的冰辅助转移技术，她解释说，这对于实现双层之间的清洁界面至关重要，使他们能够自由操纵和创建扭曲的双层

与之前专注于小于3度的扭曲角度的研究不同，该团队的技术使他们能够通过冰辅助转移利用合成和人工堆叠来创建从0到60度的广泛扭曲角度

多功能应用

在扭曲双层中发现新的涡旋电场也创造了一种二维准晶，有可能增强未来的电子、磁性和光学器件。准晶是理想的不规则有序结构，因为它们的导热性和导电性低，使其成为煎锅等高强度表面涂层的理想材料

根据Ly教授的说法，这些结构可以具有广泛的应用，因为产生的涡流电场因扭曲角度而异。准晶可以为电子设备带来更稳定的存储效应，为计算带来超快的迁移率和速度，实现无耗散的偏振转换，产生新的可偏振光学效应，并推动自旋电子学的进步

发现一项新技术

该团队在进行新观察的过程中克服了许多困难。首先，他们必须找到一种方法在双层之间建立一个干净的界面。这促使他们发现了一种使用冰作为传输材料的新技术，这是该领域的第一项技术

通过使用薄冰合成和转移2D材料，该团队实现了易于操作的干净界面。与其他技术相比，这种冰辅助转移技术更有效、耗时更少、成本效益更高

然后，他们不得不克服分析材料的挑战。他们最终通过使用四维透射电子显微镜（4D-TEM）和与其他研究人员的合作取得了这一发现。在他们的许多测试阶段之一，创建了扭曲的双层2D结构，并观察到了新的涡流电场

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展望未来

考虑到扭转角的广泛应用，该团队期待着根据新的观察结果继续开展研究，并探索其全部潜力

他们研究的下一步将集中在进一步操纵材料上，例如测试是否可以堆叠更多层，或者看看其他材料是否可以产生相同的效果

在获得了冰辅助转移技术的专利后，该团队期待着看到是否可以在全球范围内利用他们的技术产生其他发现，因为现在有可能在没有大量昂贵程序的情况下实现清洁的双层界面

Ly教授总结道：“这项研究有可能点燃一个新的领域，专注于纳米技术和量子技术中的扭曲涡旋场。”他强调，尽管这一发现在应用方面仍处于早期阶段，但它可能会在存储器、量子计算、自旋电子学和传感设备等设备应用中改变游戏规则 More information: Chi Shing Tsang et al, Polar and quasicrystal vortex observed in twisted-bilayer molybdenum disulfide, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adp7099

Journal information: Science