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台美5國研究 發現超導電新材料

中央商情網/ 2014.05.23 00:00
(中央社倫敦2014年5月22日綜合外電報導)智慧型手機及電腦普及,需處理的資料也與日俱增,目前使用的材料就快無力招架激增的數據流量。不過台灣等5國科學家發現1種新的超導電材料,可望加快電腦處理資料的速度。

這類材料基本通稱為拓撲絕緣體,只有表面會導電,電子不會流經內部;但研究團隊發現,某些拓撲絕緣體內部能導通電子流,而且阻抗很小。

新材料被稱為「拓撲狄拉克半金屬」(topological Dirac semi-metals),是以榮獲1933年諾貝爾獎的英國量子物理學家狄拉克(Paul Dirac)命名。狄拉克是最先提出電子和光有相同特性的學者。

研究結果分為兩篇報告,刊登在「自然通訊」(Nature Communications)期刊。台灣大學、清華大學及中研院學者都參與這項美國、台灣、新加坡、德國及瑞典的跨國研究。

主導這項研究的普林斯頓大學(Princeton University)物理學教授哈山(M. Zahid Hasan)表示:「有了這個發現,就不用受限於電子只從材料表面流過,為了如何應用這種材料想破頭。現在可以切開這種材料(拓撲狄拉克半金屬),光一般的電子就能在材料內部三維流動。」

研究團隊發現,電子可以快速流經拓撲狄拉克半金屬鉍、硒及砷化鎘晶體。其中電子在砷化鎘晶體中流動的速度,更是鉍的1萬倍。

拓撲狄拉克半金屬或許可應用在拓撲量子電腦(topological quantum computer)的概念上,利用電子自旋(spin)的特性作運算及資料傳輸。

拓撲狄拉克半金屬可快速導通電子,也被許多學者拿來與2D結構的奈米材料石墨烯做比較。石墨烯被視為是取代半導體,用於下一代電腦、觸控式螢幕及電池的超級材料。

哈山表示,石墨烯只有單個原子厚度,因此電子只能在內部二維流動,從某些方面來看,拓撲狄拉克半金屬有潛力變成比石墨烯更強大的材料。(譯者:中央社林亭儀)

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