量子材料的独特性质首次得到解释

2019-10-24 14:03:23 编辑：来源：

导读普渡大学已经确定了一种新型的含铁材料的特性，该材料被认为在纳米技术和自旋电子学中有未来的应用。天然材料是拓扑绝缘体，是一种不寻常的

普渡大学已经确定了一种新型的含铁材料的特性，该材料被认为在纳米技术和自旋电子学中有未来的应用。

天然材料是拓扑绝缘体，是一种不寻常的三维(3-D)系统，其有趣的特性是在改变电子相时不会显着改变其晶体结构 -例如，与水不同的是，它来自冰液体蒸。更重要的是，该材料具有导电表面，但不导电(绝缘)芯。

但是，一旦将铁引入本机材料中，在称为掺杂的过程中，就会出现某些结构重排和磁性，这是通过高性能计算方法发现的。

物理学和天文学副教授豪尔赫·罗德里格斯(Jorge Rodriguez)说：“这些新材料，即这些拓扑绝缘体，由于它们显示了新的物质状态，因此吸引了相当多的关注。”

罗德里格斯说：“铁离子的加入带来了新的磁性能，为拓扑绝缘子带来了新的潜在技术应用。” “随着将诸如铁离子之类的磁性掺杂剂添加到拓扑绝缘体中，由于拓扑和磁性性质的结合，有望出现新的物理现象。”

2016年，三位科学家因在相关材料方面的工作而获得了诺贝尔物理学奖。

但是，对于含铁拓扑绝缘子的所有魅力和前景，在纳米技术中使用这些材料需要进一步了解它们的结构，电子和磁性能如何协同工作。

罗德里格斯说，他的工作使用超级计算机来解释穆斯堡尔光谱，该技术可以检测非常小的结构和电子结构，以了解其他科学家在铁系统上的实验观察。

“通过在计算环境中使用量子力学定律，我们能够使用一种称为密度泛函理论的建模技术，它可以解决这种材料的量子力学基本方程，并且我们能够充分解释实验结果，”罗德里格斯说。“我们首次能够在Mössbauer光谱学产生的实验数据与这种材料的3-D结构之间建立联系。对拓扑材料的这种新理解将使工程师更容易在新应用中使用它”。

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