跳动城乡网通过对一种原子排列成长之星形状的量子材料进行修改，麻省理工学院的物理学家和同事意外地发现了一种新的方法来制造一种被称为奇怪金属的物质状态。奇怪的金属因其不寻常的物理性质而引起人们的兴趣，并且因为它们被发现存在于对各种应用至关重要的高温超导体中。
这项工作引入了一种全新的方法来创造和研究奇怪的金属，这些金属的电子行为与铜等传统金属的电子行为不同。 “这是设计这些不寻常材料的潜在新方法，”该研究的首席研究员兼物理学副教授约瑟夫·G·切克尔斯基(Joseph G. Checkelsky)说。
Linda Ye，麻省理工学院博士'21，是今年早些时候发表在《自然物理学》上的一篇论文的第一作者。 “一种制造奇异金属的新方法将帮助我们开发出一种统一的理论来支持它们的行为。迄今为止，这一直是相当具有挑战性的，并且可能会导致我们更好地了解其他材料，包括高温超导体，”现在是一名研究员的叶说。加州理工学院助理教授。
《自然·物理学》论文附有一篇新闻与观点文章，标题为“获得奇怪金属的奇怪方法”。
2018 年，Checkelsky 和许多同事报告了一种被称为 kagome 金属的量子材料。戈薇金属家族的成员由排列在重复单元晶格中的原子层组成，类似于大卫之星或长徽章。这种图案在日本文化中也很常见，特别是作为篮子编织图案。
“我们对戈薇晶格很感兴趣，因为理论表明它应该为位于其上的电子提供各种有趣的特征，”琳达·叶说。事实上，在他们 2018 年的论文《Ye》中，Checkelsky 和包括 Riccardo Comin 和 Liu Fu(同样来自麻省理工学院物理学)在内的同事报告说，他们的新 Kagome 金属产生了狄拉克费米子，这是一种几乎无质量的粒子，类似于携带光的光子。
“在这种情况下，狄拉克费米子或多或少是通过计算得到的，”叶说。但当前工作中发现的奇怪金属完全出乎意料，“这确实让我们进入了一个新的领域，”她说。
叶说，在发现狄拉克费米子后，研究人员想看看他们是否能找到“戈薇晶格中一个更有趣的特征，称为平带”。这是一种电子基本上静止不动的现象，尽管每个电子仍然绕自己的轴旋转。
让电子静止不动可以让它们真正相互交谈。这就是凝聚态物理学中所有真正有趣的事情发生的时候。
寻找扁平带
更具体地说，该团队正在寻找费米能级的平坦带，可以将其视为海洋表面。他们找到了它，并开始探索该系统在承受高压和磁场时的电特性。
他们发现平带中的电子与系统中的其他电子发生强烈相互作用。叶说，结果可以再次与海洋进行比较。平带中未受扰动的电子可以被认为是平静的海洋。一旦它们开始与周围的其他人互动，平静的海洋就会变成一场翻腾的风暴，电子以两种不同的方式发挥作用。结果：一种奇怪的金属。
“我们知道扁平带会产生一些有趣的东西，但我们不知道它到底会给我们带来什么。我们发现的是一种奇怪的金属，”叶说。
她指出，这项工作表明戈薇晶格是“新电子态非常重要的设计原则”。因此，她现在的目标是将这项工作扩展到其他格子。
这一发现是多年研究的结果。叶本人在 2015 年左右开始探索戈薇系统。“这是一个漫长的项目，”她说。 “一步一步地构建这个项目并一路上发现很多有趣的事情是非常值得的。”
叶和 Checkelsky 在麻省理工学院的合著者是麻省理工学院物理学博士后研究员方翔 (Shiang Fang); Mingu Kang，麻省理工学院博士'23，现就读于康奈尔大学; Yonghun Lee，本科生访问学者; Caolan John 和 Paul M. Neves，麻省理工学院物理学研究生; SY Frank Zhao，麻省理工学院物理学博士后研究员;和 Riccardo Comin，1947 届职业发展物理学副教授。
其他作者包括维也纳科技大学和莱布尼茨固态与材料研究所的约瑟夫·考夫曼 (Josef Kaufmann); Jonathan Denlinger、Chris Jozwiak、Aaron Bostwick 和 Eli Rotenberg，均来自劳伦斯伯克利国家实验室;哈佛大学的 Efthimios Kaxiras 和 David C. Bell;和莱布尼茨固态与材料研究所的 Oleg Janson。
