芬蘭于韋斯屈萊大學和阿爾托大學的物理學家創造出一種二維拓撲晶體絕緣體——這是科學家們夢想了十多年的材料。他們在二硒化鈮（NbSe₂）襯底上生長出一層由兩層碲化錫（SnTe）構成的原子級薄薄膜。這是對所預測結構的首次實驗實現，為在室溫下運作的量子裝置開闢了道路。
成功的關鍵在於薄膜因襯底壓縮而產生的應變。正是它穩定了拓撲態。材料中出現了受晶格對稱性保護的成對導電邊緣態。電子沿邊緣無損耗地運動，而在內部則保留著寬度超過0,2電子伏特的大能隙。
研究人員利用分子束磊晶和低溫掃描穿隧顯微鏡，以原子級精度觀察到這些態。量子力學計算證實了它們的拓撲起源。同時，這些邊緣態可以透過改變形變來調控——這提供了一種操控電子特性的實用方法。
大能隙寬度讓人們有理由期待，即使在室溫下拓撲特性也能得以保持。這種材料可能成為未來自旋電子學和奈米裝置的平台，讓量子效應無需低溫冷卻即可運作。
相鄰的邊緣態透過靜電力和量子穿隧相互作用，這一點也得以研究。由副教授凱濟爾別伊耶克·沙武利耶努領導、與彼得·利耶羅特教授和何塞·拉多教授合作的團隊，將研究結果發表在《Nature Communications》上。
如今物理學家們擁有了一個可以形變和調控的真實樣本——這是邁向量子電子學的一步，而量子電子學終有一天會出現在我們的電子產品中。
