探寻奇异物质的新量子标尺

发布时间：2023-12-08 21:53:51 所属栏目：外闻来源：DaWei

导读： 最近，一个国际研究团队在《科学》杂志上发表了一项新的研究，表明他们开发出了一种新的“量子标尺”（quantum ruler），可用于测量和探索这些莫阿量子物质的奇异特性。

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最近，一个国际研究团队在《科学》杂志上发表了一项新的研究，表明他们开发出了一种新的“量子标尺”（quantum ruler），可用于测量和探索这些莫阿量子物质的奇异特性。

在垂直磁场中，电子沿圆周运动。通常，固体材料中的电子的圆形轨道，与外加磁场之间存在一种特殊的关系：每个圆形轨道所包围的面积乘以外加磁场，只能等于一组固定的离散值。或者说，这些电子占据着被称为朗道能级的离散能级。

为了让这个乘积保持不变，如果磁场强度减半，那么绕轨道运行的电子所包围的面积必须翻倍。遵循这种模式的能级之间的差异，就可以像标尺上的刻度一样，可以被用来测量材料的电子性质和磁性。一旦这种模式出现任何细微的偏差，都意味着产生了一种新的量子标尺。在新的研究中，研究人员就发现了一种新的量子标尺在起作用的证据。

在实验中，研究人员将一个直径约20微米的双层石墨烯相对于另外一个双层石墨烯扭转了1.74°，创造出了一种莫阿量子物质设备。随后，他们将这个新创造的设备冷却到仅比绝对零度高0.01度的超低温，以此来减少原子和电子的随机运动，提高材料中电子发生相互作用的能力。

在莫阿量子材料中，电子有一系列可能的能量，它们高高低低，形状宛若一个装鸡蛋的盒子，这些能量是由材料的电场决定的。电子集中在较低的能态，对应于鸡蛋盒的低谷。在双层石墨烯中，谷之间的间距，比任何单层石墨烯或多层但未经扭转的石墨烯中的原子间距都要大，这一点可用于解释研究团队发现的莫阿量子物质的一些不寻常的磁性。

对莫阿量子物质的测量结果有望为科学家如何定制和优化量子材料的磁性和电子性质提供更深入的理解，这对于微电子和相关领域的大量应用都至关重要。研究团队利用超导材料制备了一种新型的量子材料，该材料具有优异的磁性和电子性质，可用于制造高性能的量子计算机芯片。

此外，研究团队还对另一种应用十分感兴趣，那就是在适当的条件下，莫阿量子物质可能提供一种新的、更容易使用的标准电阻，它可以直接在工厂车间对电子设备进行校准，无需被送往别处的标准实验室。

如果研究人员能够操纵其阿量子物质，使其即使在没有施加外部磁场的情况下也具有净化强度，那么它就有可能被用来创造出这样一种新的更加便携的、精确的标准电阻。如此一来，汽车电子设备的校准可以在发动机生产现场实实在在地进行，这一方面能节省企业的大量的运营管理经费。另一方面，由于电子元器件的可靠性高，因此可以降低维护成本，提高生产效率。

（编辑：汉中站长网）

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