Electrons move through a conducting material like commuters at the height of Manhattan rush hour. The charged particles may jostle and bump against each other, but for the most part they're unconcerned with other electrons as they hurtle forward, each wi
电能以高峰小时的重量通过通勤器等导电材料传输带电的物体可能会相互碰撞和碰撞，但对于大多数人来说，它们与电子无关——每个人都有自己的能量
但当材料的电子相互作用时，它们可以稳定到完全相同的能量状态，并开始有一个这种集体的、类似僵尸的状态在物理学中被称为电子“平带”，科学家们普遍认为，当电子处于这种状态时，他们可以开始感受到其他电子和配位电子的量子效应然后，可能会出现假设的导电性和独特的磁性形式等反常行为
现在，麻省理工学院的物理学家已经成功地在纯晶体中提取了电子这是科学家第一次在三维材料中实现电子平板研究表明，通过某种化学操作，可以将晶体转化为全导体——一种在零电阻的情况下进行选择性导电的材料
由于晶体的几何结构，电子的衰变状态是可能的物理学家合成的晶体有一个排列的内部脂肪，这些脂肪组合了日本传统编织的“kagome”中的编织图案在这种特定的几何结构中，研究人员发现，与其在原子之间跳跃，不如将电子“关在笼子里”，并设置为相同的能量带
研究表明，这种平坦的带态实际上可以用任何脂肪的组合来实现——只要你在这种受启发的三维几何结构中进行了研究这些结果出现在自然中，为科学家探索三维材料中的电子数据提供了一条新的途径总有一天，这些材料可能会被优化，以实现高效电力线、超级计算量子和更快、智能的电子设备
“既然我们知道我们可以从这个几何结构中制造出一个宽带，我们就有了研究其他结构的动力，这些结构可能有其他新的物理，可以作为新技术的平台，”研究者Joseph Checkelsky说
Checkelsky的MIT联合作者包括Joshua Wakefield、Mingu Kang和PaulNeves这两位测试生，以及Donginoh博士，他们是联合首席作者；毕业生TejLamichhane和Alanchen；博士后石芳、赵；本科生RyanTigue；核科学与工程教授李明达；以及物理教授RiccardoComin的副教授，他与Checkelsky合作指导了这项研究；与多个其他实验室和研究所的合作者一起
设置3dtrap
近年来，物理学家成功地绘制了二维材料中的电子谱图，并确认了它们的电子平带状态但科学家们发现，二维捕获的电子可以很容易地捕捉到第三个，这使得平面和状态很难在二维中维护
在他们的新闻研究中，Checkelsky、Comin和他们的同事们希望在3D材料中实现反射带，这样电子就可以在所有三维中被捕获，并且任何外部的电子状态都可以被保存下来他们已经死了，他们在操场上玩得很开心
在以前的工作中，观察到了原子的二维捕获电子，这些原子被组装成了一些电子符号当原子重新排列相互连接的、共享角的三角形的模式时，电子会通过三角形之间的六边形间距重新定义，而不是跨越晶格但是，和其他人一样，研究人员发现，电子可以通过三维空间自动下降
团队想知道：电子中类似网格的3D配置可能吗？这些矿物在一系列材料结构中存在，并出现在某些计量结构的脂肪中，通常被归类为烧绿石——一种具有高度对称几何结构的矿物pychlores的3d原子结构用于重复立方体的图案，每个立方体的表面都有一个类似网格的网格因此，理论上，这种几何方法可以有效地在一个立方体中传输电子
Rockylandings
根据这一假设，研究人员在实验室中合成了一种三氯虫晶体
Checkelsky解释道：“这与拥有制造水晶的形状不同。”“我们把某些元素放在一起——在这种情况下，钙和镍——在高温下熔化它们，冷却它们，然后加热它们，它们就会排列成晶体状的、类似于戈姆的结构。”他们可以测量能量，在晶体中发现两个电子，从而使它们接近相同的能量平带到目前为止，研究人员通常会进行光电发射实验，在这些实验中，他们可以在一个样本上轻松地释放出大量的光，从而启动电子的稳定探测器可以精确地测量每个电子的能量
科学家们已经使用光电发射来确定各种2D材料中的平面和状态由于它们的物理平面、二维性质，这些材料相对垂直，可以使用标准激光进行测量但对于3D材料来说，这项任务更具挑战性
“第四次实验，通常需要一个平坦的表面，”Cominexplanes说“但如果你看看3D材料的表面，它们就像洛矶山脉，有着褶皱的景观。对这些材料的实验非常具有挑战性，而且几乎没有人证明它们含有陷阱电子。”
该团队用一种可分辨的光发射光谱法（ARPES）清除了障碍物，这是一种可聚焦到目标特定位置的超聚焦光束，位于不稳定的3D表面上，并测量这些位置的单独电能
“它就像降落在一架直升机上，所有的直升机都穿过了这个岩石景观，”Cominsay
用ARPES，该仪器在大约半小时内测量了合成晶体样品上数千个电子的能量因此，绝大多数情况下，晶体中的电子表现出了高能量，证实了3D材料的平坦状态
为了确定它是否能将配位电子操纵到某个外电子态，研究人员合成了类似的晶体几何测量法，这次是用铑和钌代替镍在论文中，研究人员计算出这种化学交换应该将电子的晶格带转移到零能，而不是自动转移到超导
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