新技术让科学家创造无电阻电子通道

由劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)领导的一个国际研究小组拍摄了第一张原子分辨率图像，并展示了手性界面态的电控制——一种奇特的量子现象，可以帮助研究人员推进量子计算和节能电子学。

手性界面态是一种导电通道，允许电子仅沿一个方向行进，防止电子向后散射并导致浪费能量的电阻。研究人员正在努力更好地了解真实材料中手性界面态的特性，但事实证明，可视化其空间特征非常困难。

但现在，伯克利实验室和加州大学伯克利分校的研究小组捕获的原子分辨率图像首次直接可视化了手性界面态。研究人员还演示了在二维绝缘体中按需创建这些无电阻导电通道。

他们的工作发表在《自然物理学》杂志上，是伯克利实验室更广泛推动量子计算和其他量子信息系统应用的一部分，包括设计和合成量子材料，以满足紧迫的技术需求。

“以前的实验已经证明手性界面态存在，但没有人以如此高分辨率可视化它们。我们的工作首次展示了这些一维态在原子尺度上的样子，包括我们如何改变它们，甚至创造它们，”第一作者张灿勋说，他是伯克利实验室材料科学部和加州大学伯克利分校物理系的前研究生研究员。他现在是加州大学圣巴巴拉分校的博士后研究员。

手性界面态可能出现在某些类型的二维材料中，这些材料被称为量子反常霍尔 (QAH) 绝缘体，它们是本体绝缘体，但在一维“边缘”(材料的物理边界以及与其他材料的界面)处无电阻地传导电子。

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