Các nhà vật lý tại Đại học Princeton vừa phát hiện ra một hiệu ứng lượng tử mới, gọi là cấu trúc liên kết lai, trong tinh thể rắn. Kết quả nghiên cứu, được phát hành trên tạp chí Nature, mở ra những cơ hội mới cho việc phát triển công nghệ và vật liệu mới cho các thí nghiệm lượng tử.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng một tinh thể rắn làm từ các nguyên tử arsenic (As) biểu hiện một dạng hành vi lượng tử tôpô chưa từng được quan sát trước đây. Trạng thái lượng tử này được quan sát bằng kính hiển vi quét đường hầm (STM) và quang phổ quang phát xạ, phương pháp đo năng lượng tương đối của các electron trong phân tử và nguyên tử.
Trạng thái này kết hợp hoặc “lai” hai dạng hành vi lượng tử tôpô – trạng thái biên và trạng thái bề mặt – là hai loại hệ thống điện tử lượng tử hai chiều. Trước đây chúng đã được quan sát thấy trong các thí nghiệm trước đây, nhưng chưa bao giờ đồng thời trong cùng một vật liệu, nơi chúng sẽ trộn lẫn để tạo thành một trạng thái vật chất mới.
Chất cách điện tôpô là vật liệu có thể tích cách điện nhưng dẫn dòng điện qua bề mặt của nó. Tuy nhiên, để sử dụng những chất cách điện này cho các ứng dụng thực tế, các hiệu ứng tôpô lượng tử cần phải xảy ra ở nhiệt độ cao hơn. Ngoài ra, cần tìm những vật liệu đơn giản có thể hỗ trợ các hiện tượng tôpô.
Các tác giả tin rằng asen, với cấu trúc liên kết độc đáo của nó, có thể đóng vai trò là nền tảng để phát triển các vật liệu cấu trúc liên kết mới và các thiết bị lượng tử mà hiện tại không thể tạo ra bằng các nền tảng hiện có.
