芬兰于韦斯屈莱大学和阿尔托大学的物理学家研制出一种二维拓扑晶体绝缘体——这是科学家们梦寐以求十多年的材料。他们在二硒化铌（NbSe₂）衬底上生长出一层由两层碲化锡（SnTe）构成的原子级薄薄膜。这是对预言结构的首次实验实现，为在室温下工作的量子器件开辟了道路。
成功的关键在于薄膜受衬底挤压而产生的应变。正是这种应变稳定了拓扑态。材料中出现了受晶格对称性保护的一对导电边缘态。电子沿边缘无损耗地运动，而内部则保留着宽度超过0,2电子伏特的大带隙。
研究人员利用分子束外延和低温扫描隧道显微镜，以原子级精度观察到了这些态。量子力学计算证实了它们的拓扑起源。同时，边缘态可以通过改变形变来调控——这提供了一种操控电子特性的实用方法。
大带隙宽度让人们有理由期待，即使在室温下拓扑特性也能得以保持。这种材料有望成为未来自旋电子学和纳米器件的平台，使量子效应无需低温冷却即可发挥作用。
相邻的边缘态通过静电力和量子隧穿相互作用，这一点也得以研究。由副教授凯济尔别伊别克·沙武利耶努领导、与彼得·利勒罗特教授和何塞·拉多教授合作的团队将研究成果发表在《自然·通讯》上。
如今物理学家有了一个可以变形和调控的真实样品——这是迈向有朝一日将出现在我们电子设备中的量子电子学的一步。
