據(jù)最新一期《自然》雜志，美國(guó)麻省理工學(xué)院物理學(xué)家成功地在純晶體中捕獲到電子。這是科學(xué)家首次在三維（3D）材料中實(shí)現(xiàn)電子平帶。通過(guò)一些化學(xué)操作，研究人員還展示了他們可將晶體轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體。這一成果為科學(xué)家在3D材料中探索超導(dǎo)性和其他奇異電子態(tài)打開了大門。 4MLH+/e  
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每個(gè)電子都有自己的能量。但當(dāng)一種材料的電子被困在一起時(shí)，它們可以進(jìn)入完全相同的能量狀態(tài)，仿佛合而為一。這種集體行為在物理學(xué)中被稱為電子“平帶”。科學(xué)家預(yù)測(cè)，當(dāng)電子處于這種狀態(tài)時(shí)，會(huì)受到其他電子量子效應(yīng)的影響，并以協(xié)調(diào)的量子方式行動(dòng)，然后就可能出現(xiàn)超導(dǎo)和獨(dú)特形式的磁性等奇異行為。 U\vY/6;JI  
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由于晶體的原子幾何結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電子的俘獲狀態(tài)是可能的，這種合成晶體的原子排列方式類似于日本編籃藝術(shù)“籠目”中的圖案。在這種特殊的幾何結(jié)構(gòu)中，電子并沒(méi)有在原子之間跳躍，而是被“關(guān)在籠子里”，并穩(wěn)定地處在相同能帶中。 cP rwW6  
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研究人員說(shuō)，這種平帶狀態(tài)幾乎可用任何原子組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，只要它們排列在特定的3D“籠目”幾何結(jié)構(gòu)中即可。這一結(jié)果為科學(xué)家探索3D材料中的稀有電子態(tài)提供了一種新方法，將這些材料進(jìn)一步優(yōu)化，最終有望帶來(lái)超高效率的輸電線、超級(jí)計(jì)算量子位以及更快、更智能的電子設(shè)備。 0BK5qz  
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研究人員在實(shí)驗(yàn)室用鈣和鎳合成了一種燒綠石晶體。通過(guò)角分辨光電子能譜，他們?cè)诖蠹s半小時(shí)內(nèi)測(cè)量了合成晶體樣品中數(shù)千個(gè)電子的能量，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)晶體中的電子表現(xiàn)出完全相同的能量，證實(shí)了3D材料的平帶狀態(tài)。 *yez:qnx  
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研究人員用銠和釕合成了相同的晶體幾何結(jié)構(gòu)，他們計(jì)算出，這種化學(xué)交換應(yīng)該會(huì)將電子的平帶轉(zhuǎn)變?yōu)榱隳芰�，這種狀態(tài)會(huì)自動(dòng)導(dǎo)致超導(dǎo)。結(jié)果表明，當(dāng)元素組合略有不同并合成一種新晶體時(shí)，在相同的類似籠目的3D幾何結(jié)構(gòu)中，晶體的電子顯示出平帶，并且出現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)。 WD.U"YI8y  
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