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台美5国研究 发现超导电新材料

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【大纪元5月23日报导】(中央社伦敦22日综合外电报导)智慧型手机及电脑普及,需处理的资料也与日俱增,目前使用的材料就快无力招架激增的数据流量。不过台湾等5国科学家发现1种新的超导电材料,可望加快电脑处理资料的速度。

这类材料基本通称为拓扑绝缘体,只有表面会导电,电子不会流经内部;但研究团队发现,某些拓扑绝缘体内部能导通电子流,而且阻抗很小。

新材料被称为“拓扑狄拉克半金属”(topological Dirac semi-metals),是以荣获1933年诺贝尔奖的英国量子物理学家狄拉克(Paul Dirac)命名。狄拉克是最先提出电子和光有相同特性的学者。

研究结果分为两篇报告,刊登在“自然通讯”(Nature Communications)期刊。台湾大学、清华大学及中研院学者都参与这项美国、台湾、新加坡、德国及瑞典的跨国研究。

主导这项研究的普林斯顿大学(Princeton University)物理学教授哈山(M. Zahid Hasan)表示:“有了这个发现,就不用受限于电子只从材料表面流过,为了如何应用这种材料想破头。现在可以切开这种材料(拓扑狄拉克半金属),光一般的电子就能在材料内部三维流动。”

研究团队发现,电子可以快速流经拓扑狄拉克半金属铋、硒及砷化镉晶体。其中电子在砷化镉晶体中流动的速度,更是铋的1万倍。

拓扑狄拉克半金属或许可应用在拓扑量子电脑(topological quantum computer)的概念上,利用电子自旋(spin)的特性作运算及资料传输。

拓扑狄拉克半金属可快速导通电子,也被许多学者拿来与2D结构的奈米材料石墨烯做比较。石墨烯被视为是取代半导体,用于下一代电脑、触控式萤幕及电池的超级材料。

哈山表示,石墨烯只有单个原子厚度,因此电子只能在内部二维流动,从某些方面来看,拓扑狄拉克半金属有潜力变成比石墨烯更强大的材料。(译者:中央社林亭仪)

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2014-05-23 12:21 PM
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