量子材料内首次测量电子自旋
科技日报记者 刘霞 一个国际研究团队首次成功测量了一类新型量子材料内的量材料内电子自旋,这一成就有望彻底改变未来量子材料的首次研究方式,为量子技术的测量发展开辟新途径,并在可再生能源、电自生物医学、量材料内电子学、首次量子计算机等诸多领域找到用武之地。测量相关研究论文已刊发于最新一期《自然·物理学》杂志。电自 左边是量材料内实验结果,中间和右边是首次理论建模。红色和蓝色表示电子的测量速度。 电子自旋是电自电子的基本性质之一,指电子在空间移动的量材料内曲率。在最新研究中,首次来自意大利、测量德国、英国和美国的研究人员,通过先进的实验技术,利用粒子加速器同步加速器产生的光,并借助于对物质行为建模的现代技术,首次成功测量了一种新型的、颇具潜力的拓扑量子“笼目”(kagome)材料内电子的自旋,这也是科学家首次测量与拓扑概念相关的电子自旋。“笼目”指一种传统的编织竹纹,意指编织的孔眼图案。 意大利博洛尼亚大学梅尼科·迪桑特解释说,以足球和甜甜圈为例,这两个物体形状不同,决定其拥有不同的拓扑性质。同样,电子在材料中的行为也受到某些量子性质的影响,这些量子性质决定了电子在物质内的自旋。 尽管很多年前科学家们就知道了电子存在自旋,但迄今还没有人能够直接测量量子材料内电子的这种“拓扑自旋”。在最新研究中,为测量“笼目材料”内电子的自旋,研究人员利用了被称为“圆二色性”的特殊效应,这是一种只能与同步加速器光源一起使用的特殊实验技术,利用了材料基于不同偏振吸收不同光的能力。理论研究人员使用强大的超级计算机,实现了复杂的量子模拟,实验团队则据此实现了测量。 “笼目材料”相关研究结果有助人们更多地了解此类材料特殊的磁性、拓扑性和超导性质,为量子材料和量子力学研究开辟新道路。
图片来源:意大利博洛尼亚大学
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