在芝加哥大學的實驗室裡，科學家們發現了層狀磁性材料Fe₅GeTe₂中電子的意外行為：數百萬個粒子一起極其緩慢地移動，但同時保持著量子相干性。這一現象與現有的理論模型相矛盾，並為新型記憶體裝置開闢了道路。
材料Fe₅GeTe₂屬於凡德瓦磁體家族，可以製成原子級薄的層。由舒奧倫·楊教授領導的研究人員使用了角解析光電子能譜法。他們用紫外雷射照射僅10微米大小的樣品區域，並看到了一個平坦的電子能帶——這是電子在穿過材料時幾乎不加速的標誌。
在通常條件下，導體中的電子行為類似於從陡坡上飛瀉而下的水。而在這裡，斜坡幾乎是水平的：粒子移動速度慢了數千倍，但卻協同一致地行動，如同一個統一的量子系綜。「我們測量的不是單個電子，而是數千或數百萬個電子的相互作用，而它們全都相干地運動，」楊解釋道。
這種行為一直保持到比絕對零度高100克耳文的溫度——對於量子效應來說是相對較高的指標。這使得該材料在實際應用方面具有前景，儘管距離室溫還很遙遠。科學家們已在檢驗用雷射切換狀態的可能性，這可能成為新一代非揮發性記憶體的基礎。
這一發現迫使人們重新審視關於Fe₅GeTe₂內部磁相互作用的認識。理論學家現在必須重新描述這種物質的磁結構是如何構成的。與此同時，實驗學家計劃檢驗單原子層中的特性——正是在這種形式下，該材料可能在未來的量子裝置中得到應用。
這項工作獻給傑出理論學家彼得·利特爾伍德的紀念，他為量子材料研究做出了巨大貢獻。其成果發表在Science Advances上，並已引起二維磁體專家的興趣。
