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      物理學家可能偶然發(fā)現(xiàn)了新的物質(zhì)狀態(tài)
      
			
      
				2020-02-28 11:08:49
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      人類研究電荷已有數(shù)千年的歷史，其結(jié)果塑造了現(xiàn)代文明。我們的日常生活取決于電照明，智能手機，汽車和計算機，這是第一個注意到靜電沖擊或閃電的人無法想象的。
      

      現(xiàn)在，東北大學的物理學家發(fā)現(xiàn)了一種控制電荷的新方法。而且，我們技術(shù)的未來變化可能是巨大的。
      

      

      物理學副教授Swastik Kar說：“發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象時，想象力便是極限。” “它可能會改變我們檢測和傳達信號的方式。它可能會改變我們感知事物和信息存儲的方式，以及我們甚至可能尚未想到的可能性。”
      

      無論我們是試圖從太陽中獲取能量還是在手機上玩植物大戰(zhàn)僵尸，移動，操縱和存儲電子的能力都是絕大多數(shù)現(xiàn)代技術(shù)的關(guān)鍵。在Nanoscale上發(fā)表的一篇論文中，研究人員描述了一種使電子做全新的方法：將自身均勻地分布成固定的晶體圖案。
      

      卡爾說：“我很想說這幾乎是一個新的階段。” “因為它純粹是電子的。”
      

      這種現(xiàn)象在研究人員使用只有幾原子厚的晶體材料(稱為2-D材料)進行實驗時出現(xiàn)。這些材料是由重復的原子圖案組成的，就像一個無盡的棋盤一樣，它們是如此之薄，以至于其中的電子只能在二維中運動。
      

      堆疊這些超薄材料可能會產(chǎn)生異常效果，因為這些層在量子水平上相互作用。
      

      Kar和他的同事們正在研究兩種二維材料，硒化鉍和過渡金屬二鹵化鎢，它們像紙一樣彼此疊放。那是事情開始變得怪異的時候。
      

      電子應該互相排斥，它們帶有負電荷，并遠離其他帶負電荷的事物。但這不是這些層中的電子在做什么。他們正在形成一個固定的模式。
      

      卡爾說：“在某些角度，這些材料似乎形成了一種共享電子的方式，最終形成了這種幾何周期性的第三晶格。” “完全可重復的純電子水坑陣列位于兩層之間。”
      

      最初，Kar認為結(jié)果是錯誤的。二維材料的晶體結(jié)構(gòu)太小，無法直接觀察，因此物理學家使用特殊的顯微鏡發(fā)射電子束而不是光。電子通過材料時，它們會相互干擾并形成圖案。特定的圖案(以及大量數(shù)學運算)可用于重新創(chuàng)建2D材料的形狀。
      

      當最終的圖案顯示出第三層不可能來自其他兩個層時，Kar認為在創(chuàng)建材料或測量過程中出現(xiàn)了問題。以前已經(jīng)觀察到類似現(xiàn)象，但僅在極低的溫度下才觀察到。Kar的觀察是在室溫下進行的。
      

      “你有沒有走進草地上，看到一棵蘋果樹，上面掛著芒果?” 卡爾問。“當然，我們認為出了點問題。這不可能發(fā)生。”
      

      但是在經(jīng)過博士生扎卡里亞·亨尼格豪森(Zachariah Hennighausen)的反復測試和實驗后，他們的結(jié)果保持不變。在二維材料之間出現(xiàn)了一種新的帶電斑點的格子樣式。而且該圖案隨兩個夾心層的方向而變化。
      

      當卡爾和他的團隊一直在進行實驗研究時，東北大學的杰出物理學教授阿倫·班西爾(Arun Bansil)和博士生奇斯托弗·萊恩(Chistopher Lane)正在研究理論可能性，以了解這是如何發(fā)生的。
      

      Bansil解釋說，材料中的電子總是在附近反彈，因為它們被原子帶正電的原子核所吸引，并被其他帶負電的電子所排斥。但是在這種情況下，關(guān)于這些電荷的布置方式的一些事情是將電子聚集在特定的模式中。
      

      班西爾說：“它們會在這些區(qū)域產(chǎn)生潛在的景觀中存在某種溝渠的區(qū)域，這些溝渠足以迫使這些電子產(chǎn)生這些電荷坑。” “電子會形成水坑的唯一原因是因為那里有一個潛在的空穴。”
      

      可以說，這些溝渠是由量子力學和物理因素共同造成的。
      

      當兩個重復的花樣或網(wǎng)格錯開時，它們會合并以創(chuàng)建一個新的花樣(您可以通過重疊兩個平梳的齒在家中復制該花樣)。每種二維材料都具有重復結(jié)構(gòu)，研究人員證明了當這些材料堆疊在一起時產(chǎn)生的圖案決定了電子將在何處終止。
      

      卡爾說：“這是量子力學從根本上有利于水坑滯留的地方。” “它幾乎引導著那些電子水坑留在那兒，沒有其他地方。這很著迷。”
      

      盡管對這種現(xiàn)象的了解還處于起步階段，但它有可能影響電子，傳感和檢測系統(tǒng)以及信息處理的未來。
      

      卡爾說：“目前的興奮之處在于，它能夠潛在地證明人們從未想過在室溫下可能存在的某些東西。” “現(xiàn)在，就如何利用天空而言，天空是極限。”
      
			

			
        
      
			
      
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