“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TaAs，TaP，NbAs和NbP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》