科學人雜誌
物理學

平面國的電子

2021-08-01 帕達維奇-卡拉翰(Karmela Padavic-Callaghan)
研究人員在三維超導體中觀察到,電子只表現出二維特性。
怪異的物理定律,主宰著一個隱藏的世界,這看似科幻小說的開頭。不過近來在一類完美導電的真實材料中,研究人員觀察到一個隱藏的扁平世界。他們發表在今年4月《美國國家科學院學報》的論文指出,電子在三維材料中能表現出彷彿只在二維空間中的特性。我們身處在以長、寬和高構成的三維空間。科學家設計出極薄的材料,有效消除高度這個維度,但美國史丹佛直線加速器中心(SLAC)國家加速器實驗室的團隊並未採取這種做法。研究人員探究一種新型超導體(超導體應用於磁共振造影儀器、粒子加速器等),發現不尋常的現象;超導體內部電子能以零阻力流動。他們以鋇(Ba)、鉛(Pb)、鉍(Bi)和氧製成三維的樣本,經由強大的量子顯微鏡檢查後發現,其中的電子無視第三維度,反而產生完全扁平的條紋。智利費代里科聖馬利亞科技大學的物理學家帕拉(Carolina Parra)說:「超導體中的電子在沒有發生任何物理或化學變化、也沒有特定結構的情況下,會自發塌縮到這個二維系統。」……

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