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前沿科技:中国科学家捕获“幽灵粒子”,首次发现Weyl费米子
发布时间: 2015-08-28    来源: 科协    点击次数:

“幽灵粒子”的发现将给智能手机等移动设备带来巨大的影响,能有效解决智能电子设备待机时间短、电量消耗快的问题,甚至有望实现一年一充电的智能手机。


所谓具有“手性”的电子态“幽灵粒子”,就是Weyl费米子。这项由我国科学家独立完成的研究对“拓扑电子学”和“量子计算机”等颠覆性技术的突破具有重要意义。


无“质量”电子的实现

2012年和2013年,物理所的理论研究团队首次预言在狄拉克半金属中可实现无“质量”的电子,虽然由于某些对称性的保护,两个“手性”相反的电子态重叠在一起无法分开,但向实现真正分离的“手性”电子迈出了关键的一步。


冲破对称性的保护

2014年,该团队首次预言在TaAsTaPNbAsNbP等材料体系中可打破中心对称的保护,实现两种“手性”电子的分离。这一系列材料能自然合成,无需进行掺杂等细致繁复的调控,更利于实验发现。这一结果立刻引起了实验物理学家的重视,许多研究组开始了竞赛般的实验验证工作。


TaAs晶体结构和Weyl费米子在动量空间的分布

发现Weyl费米子

Weyl费米子藏身于TaAs晶体当中。物理所的陈根富小组首先制备出了具有原子级平整表面的大块TaAs晶体,随后物理所丁洪小组利用上海光源“梦之线”的同步辐射光束照射TaAs晶体,使得Weyl费米子80多年后第一次展现在科学家面前。


“手性”电子大有可为

具有“手性”Weyl费米子的半金属能实现低能耗的电子传输,有望解决当前电子器件小型化和多功能化所面临的能耗问题,同时Weyl费米子具有拓扑稳定性,可以用来实现高容错的拓扑量子计算。

文章来源《科普中国》

 
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