科學家突破性發現「量子超材料」 將改寫電子產業未來

萊斯大學物理學家團隊最新研發出一種革命性的量子材料，這種被稱為「克拉莫斯節點線金屬」的新型物質，同時具備超導特性與獨特的對稱性驅動電子行為，有望催生更高效能、更節能的新世代電子裝置。

由物理與天文學系副教授Ming Yi和量子材料研究中心主任Emilia Morosan領軍的研究團隊，透過在二硫化鉭(TaS₂)中新增微量的銦元素，成功改變了材料的晶體對稱性。這項刊登於《自然通訊》期刊的突破性研究，展現了電子在動量空間中呈現自旋上下分離的特殊運動模式，就像高速公路上的雙向車流，直到在克拉莫斯節線處匯合。

「我們的工作為發現和設計具有理想特性的新型量子材料開闢了明確道路。」Yi副教授強調。這種材料不僅能實現無能量損耗的電流傳輸，其雙重特性更有助於開發拓撲超導體，可望大幅提升電力系統與運算技術的效能。

研究團隊運用自旋分辨角分辨光電子能譜等尖端技術，精確測量材料中電子的能量、運動與自旋狀態。博士候選人張奕晨表示：「實驗證明我們能精準調控材料的特性，這對未來應用至關重要。」

為驗證研究成果，團隊結合實驗資料與第一性原理理論計算，兩者高度吻合的結果為材料電子拓撲特性提供了更深入的見解。共同作者Junichiro Kono指出：「這項突破不僅拓展了我們對量子材料的理解，更為低能耗電子技術的發展鋪平道路。」

研究團隊強調，這項發現只是個開端，他們將持續探索這類新材料可能具備的其他非凡特性。論文共同第一作者高宇翔表示：「未來還有許多可能性值得探索，我們對這種新材料的前景感到振奮。」

該研究獲得美國國防部與空軍科學研究辦公室支援，匯集了來自香港科技大學、加州大學柏克萊分校等全球多個頂尖研究機構的科學家共同參與。