新材料兼具超导性和拓扑电子结构

科技日报讯 （记者刘霞）美国莱斯大学科学家领衔的团队在材料领域取得一项突破性进展。他们通过向二硫化钽（TaS2）中掺入微量铟元素，制备出具有特殊电子结构的“克莱默节点线”金属。这项发表于最新一期《自然·通讯》杂志的研究，为开发新一代高性能电子器件开辟了新途径。

研究团队发现，铟元素的加入犹如一把神奇的钥匙，改变了原有材料的晶体对称性。在这种新型材料中，电子运动呈现出奇特的“分道扬镳”现象——自旋方向相反的电子会沿着动量空间中不同的路径运动，就像在高速公路上相向而行的车辆。这些路径最终在“克莱默节点线”处交会。

更令人振奋的是，这种材料展现出双重特性：既有能零损耗传输电力的超导特性，又具备特殊的电子拓扑结构。这种特性，使其在开发高效电力系统和量子计算机等领域具有广阔前景。

为精准把握材料的性能，研究团队采用了尖端检测技术：通过自旋分辨角分辨光电子能谱，配合外加磁场中的电输运实验，精确捕捉这些带电粒子的能量、运动和自旋状态。实验数据与理论预测高度吻合，验证了这种材料的独特价值。

研究团队表示，最新进展不仅拓展了材料科学的认知边界，更铺设了一条通往绿色电子技术的“快车道”。他们将继续探索这类材料的奥秘，期待在能源效率和计算能力方面实现双重突破。