新華社華盛頓8月4日電 由美國羅格斯大學(xué)牽頭的新研究發(fā)現(xiàn)一種名為“量子液晶”的全新物質(zhì)狀態(tài)，這將有助于設(shè)計(jì)出可應(yīng)用在太空等極端環(huán)境中的新一代超高靈敏度量子磁傳感器。
固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、等離子態(tài)是自然界最基礎(chǔ)且廣泛存在的四種物態(tài)。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在超低溫、高壓或強(qiáng)磁場等極端條件下，會出現(xiàn)新的物態(tài)。上述新研究突破了人們對四種基礎(chǔ)物態(tài)的認(rèn)知。相關(guān)研究成果近期已發(fā)表在美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
研究人員在超高磁場環(huán)境下，讓一種名為“韋爾半金屬”的導(dǎo)電材料和另一種名為“自旋冰”的絕緣磁性材料相互作用。當(dāng)兩種材料結(jié)合時(shí)，會形成一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)，由不同材料的原子層構(gòu)成。
他們發(fā)現(xiàn)，在兩種材料的交界面處，“韋爾半金屬”的電子特性會受到“自旋冰”磁性的影響，引發(fā)極為罕見的現(xiàn)象“電子各向異性”，即材料在不同方向上的導(dǎo)電性能不同。在360度的圓周范圍內(nèi)，在6個(gè)特定方向上導(dǎo)電性最低。而當(dāng)磁場增強(qiáng)時(shí)，電子突然開始沿兩個(gè)相反方向流動，打破了傳統(tǒng)的對稱性流動模式，這表明在強(qiáng)磁場下出現(xiàn)了新型量子態(tài)——“量子液晶”。
研究人員說，這一發(fā)現(xiàn)揭示了操控材料特性的新方法。通過了解電子在這些特殊材料中的運(yùn)動方式，科學(xué)家們有望設(shè)計(jì)出新一代超高靈敏度量子磁傳感器，這類傳感器在太空等極端環(huán)境中能發(fā)揮重要作用。