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德國(guó)尤利希研究中心領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)在最新一期《自然·通訊》雜志上撰文指出，他們首次證明了在二維材料中存在一種奇異的電子態(tài)——費(fèi)米弧，這為新型量子材料及其在新一代自旋電子學(xué)和量子計(jì)算中的潛在應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

研究人員在二維材料內(nèi)發(fā)現(xiàn)費(fèi)米弧。
圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

研究人員解釋說(shuō)，他們檢測(cè)到的費(fèi)米弧是費(fèi)米面的一種特殊形式。費(fèi)米面在凝聚態(tài)物理中用于描述金屬內(nèi)電子的動(dòng)量分布。通常這些費(fèi)米曲面代表閉合曲面，而費(fèi)米弧等例外情況非常罕見(jiàn)，通常與超導(dǎo)性、負(fù)磁電阻以及異常量子傳輸效應(yīng)等奇異性質(zhì)有關(guān)。

科學(xué)家們目前面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)是“按需”控制材料的物理特性，但這種實(shí)驗(yàn)測(cè)試在很大程度上僅限于大塊材料，針對(duì)纖薄的拓?fù)涠S（2D）材料開(kāi)展相關(guān)研究是凝聚態(tài)科學(xué)領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。

由于電子和晶體結(jié)構(gòu)的相互作用，拓?fù)洳牧暇哂刑厥獾男再|(zhì)，而且免受干擾的影響。另一方面，二維材料是僅由一層原子或分子組成的材料，其中大名鼎鼎的二維材料是石墨烯，其由單層碳原子組成。由于其擁有不同尋常的特性，科學(xué)家們目前正在對(duì)其開(kāi)展深入研究。

最新研究使用的材料是二維鐵原子層。與石墨烯相比，這些二維混合磁體也有其獨(dú)特的特性，如它可以為設(shè)備內(nèi)的手性異常找到潛在的用武之地；也有望為強(qiáng)關(guān)聯(lián)拓?fù)洳牧祥_(kāi)辟新的研究領(lǐng)域。

研究人員在位于意大利的Elettra同步輻射實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了材料內(nèi)新奇的電子效應(yīng)——費(fèi)米弧。這一發(fā)現(xiàn)表明，科學(xué)家們可以通過(guò)外部磁場(chǎng)對(duì)低維系統(tǒng)中的拓?fù)錉顟B(tài)進(jìn)行量子控制，未來(lái)可以利用外部磁場(chǎng)讓二維材料在人工智能和信息處理領(lǐng)域“大顯身手”。