新材料兼具超導性和拓撲電子結構

科技日報訊 （記者劉霞）美國萊斯大學科學家領銜的團隊在材料領域取得一項突破性進展。他們通過向二硫化鉭（TaS2）中摻入微量銦元素，製備出具有特殊電子結構的“克萊默節點線”金屬。這項發表於最新一期《自然·通訊》雜誌的研究，為開發新一代高性能電子器件開闢了新途徑。

研究團隊發現，銦元素的加入猶如一把神奇的鑰匙，改變了原有材料的晶體對稱性。在這種新型材料中，電子運動呈現出奇特的“分道揚鑣”現象——自旋方向相反的電子會沿着動量空間中不同的路徑運動，就像在高速公路上相向而行的車輛。這些路徑最終在“克萊默節點線”處交會。

更令人振奮的是，這種材料展現出雙重特性：既有能零損耗傳輸電力的超導特性，又具備特殊的電子拓撲結構。這種特性，使其在開發高效電力系統和量子計算機等領域具有廣闊前景。

為精準把握材料的性能，研究團隊採用了尖端檢測技術：通過自旋分辨角分辨光電子能譜，配合外加磁場中的電輸運實驗，精確捕捉這些帶電粒子的能量、運動和自旋狀態。實驗數據與理論預測高度吻合，驗證了這種材料的獨特價值。

研究團隊表示，最新進展不僅拓展了材料科學的認知邊界，更鋪設了一條通往綠色電子技術的“快車道”。他們將繼續探索這類材料的奧秘，期待在能源效率和計算能力方面實現雙重突破。