美國(guó)哥倫比亞大學(xué)研究人員合成出第一個(gè)二維重費(fèi)米子材料。這種新材料是由鈰、硅和碘組成的層狀金屬間化合物晶體（CeSiI）。它具有比普通電子重的電子，是探索量子現(xiàn)象的新平臺(tái)。研究成果17日發(fā)表在《自然》雜志上。

在重費(fèi)米子化合物中，電子比平常重1000倍。在這類(lèi)材料中，電子與磁自旋纏繞在一起，從而減緩了電子的速度，增加了電子的有效質(zhì)量。這種相互作用在包括超導(dǎo)在內(nèi)的許多神秘量子現(xiàn)象中發(fā)揮了重要作用。

幾十年來(lái)，研究人員一直在探索重費(fèi)米子材料，但其形狀都是大塊的三維晶體。哥倫比亞大學(xué)研究人員此次合成的新材料是二維的，這為探索基礎(chǔ)物理和獨(dú)特的量子相奠定了新的基礎(chǔ)。

CeSiI是一種范德華晶體，可剝離成只有幾個(gè)原子厚的層。這使得它比塊狀晶體更容易操縱，也更容易與其他材料結(jié)合。此外，它還具有二維材料中存在的潛在量子性質(zhì)。1998年的一篇論文首次描述了CeSiI，其中間的硅片夾在磁性的鈰原子之間。研究人員猜測(cè)，CeSiI可能具有一些有趣的電子性質(zhì)。

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CeSiI除了是一種重費(fèi)米子之外，還是一種范德華晶體，可以剝離成原子薄層。

此次研究中，研究人員利用掃描隧道顯微鏡觀察到一種特殊的重費(fèi)米子光譜形狀特征。隨后，他們合成了一種與CeSiI相當(dāng)?shù)姆谴判圆牧�，并�?duì)兩種材料的電子進(jìn)行了稱(chēng)重。結(jié)果，CeSiI更重。研究人員表示，在二維極限下操縱CeSiI，將能找到實(shí)現(xiàn)量子臨界性的新途徑，并可以設(shè)計(jì)出新材料。

在完善無(wú)空氣合成技術(shù)后，研究人員正在系統(tǒng)地替換晶體中的原子。例如，將硅替換為鋁或鎵等其他金屬，以創(chuàng)造可供研究的、具有獨(dú)特性質(zhì)的重費(fèi)米子材料。