EIO/DTO 的晶体结构及其电阻率的温度依赖性。

科学家们发现了物质存在的一种新方式——一种不同于通常的固体、液体、气体或等离子体状态的方式——存在于两种奇异材料夹层界面上。

科学家表示，这种被称为量子液晶的新量子态似乎遵循其自身规则，并具有可能为先进技术应用铺平道路的特性。

在《科学进展》杂志发表的一篇文章中，罗格斯大学领导的研究小组描述了一项实验，该实验重点研究了一种名为外尔半金属的导电材料与一种名为自旋冰的绝缘磁性材料在极强磁场下的相互作用。这两种材料都以其独特而复杂的性质而闻名。

“尽管每种材料都已被广泛研究，但它们在这一边界上的相互作用仍未得到完全探索，”吴宗齐（Tsung-Chi Wu）说道。他于今年6月获得罗格斯大学物理学和天文学研究生项目的博士学位，也是这项研究的第一作者?！拔颐枪鄄斓街挥械闭饬街植牧舷嗷プ饔檬辈呕岢鱿值男铝孔酉?。这在强磁场下创造了一种新的物质量子拓扑态，这是以前未知的?！?/span>

研究小组发现，在这两种材料的界面处，外尔半金属的电子性质会受到自旋冰磁性的影响。这种相互作用导致了一种非常罕见的现象，称为“电子各向异性”，即材料在不同方向上的导电性不同。他们发现，在360度的圆周内，在六个特定方向上的导电性最低。令人惊讶的是，当磁场增强时，电子突然开始向两个相反的方向流动。

这一发现与被称为旋转对称性破缺的量子现象中的特征一致，表明在高磁场下会出现新的量子相。

吴教授表示，这些发现意义重大，因为它们揭示了控制和操控材料特性的新途径。通过了解电子在这些特殊材料中的运动方式，科学家们有望设计出新一代超灵敏的量子磁场传感器，使其在极端条件下（例如太空或强大的机器内部）发挥最佳性能。

外尔半金属是一种允许电流以非常高的速度以零能量损失的特殊相对论准粒子外尔费米子流动的材料。另一方面，自旋冰是一种磁性材料，其磁矩（材料内部的微小磁场）的排列方式类似于冰中氢原子的位置。当这两种材料结合在一起时，它们会形成一种由不同材料原子层组成的异质结构。

科学家发现，在极端条件下，包括极低温度、高压或强磁场，物质会出现新的状态，并表现出奇特而迷人的行为。吴教授表示，像罗格斯大学主导的这项实验，或许能带来超越自然界四种物质状态的全新、根本性的物质理解。

窗体底端

“这仅仅是个开始，”吴说?！暗毙碌牧孔硬牧嫌胍熘式峁菇岷显谝黄鹗?，探索它们之间的相互作用有多种可能性。我们希望我们的工作也能激励物理学界探索这些令人兴奋的新前沿?！?/span>

由Jak Chakhalian（左）领导的物理学家团队，包括吴宗琪（右）和Michael Terilli（中）等人，正在研究可能为先进技术铺平道路的新型量子现象。

这项研究采用了多种实验技术，由项目首席研究员、物理与天文系实验物理学克劳德·洛夫莱斯特聘教授、该研究合著者杰克·查卡利安（Jak Chakhalian）领导。该研究得到了物理与天文系副教授杰迪戴亚·皮克斯利（Jedediah Pixley）的理论支持，皮克斯利也是该研究的合著者。

“实验与理论的结合才是真正使这项工作成为可能的关键，”吴教授说道?！拔颐腔肆侥甓嗟氖奔洳爬斫馐笛榻峁Ｕ庖楣τ赑ixley团队，尤其是Jed Pixley和博士后研究员Yueqing Chang所做的最先进的理论建模和计算。我们将继续合作，作为罗格斯大学的团队，不断推动该领域的前沿发展?！?/span>

大部分实验是在佛罗里达州塔拉哈西的国家高磁场实验室（MagLab）进行的，该实验室为在超低温和高磁场下研究这些材料提供了独特的条件。

“我们必须发起合作，并多次前往磁实验室进行这些实验，每次都不断改进想法和方法，”吴说?！俺臀潞透叽懦《杂诠鄄煺庑┬孪窒笾凉刂匾?。”

这项研究以罗格斯大学领导的、今年早些时候由查哈良、米哈伊尔·卡列耶夫、吴和其他物理学家发表的研究为基础。报告描述了四年的持续实验如何催生出一种新方法，用于设计和构建由外尔半金属和自旋冰组成的独特、微小、原子厚度的结构。由于这种量子异质结构的创建难度极大，科学家们开发了一种机器来制造它：Q-DiP，即量子现象发现平台的缩写。

Chakhalian 表示：“在那篇论文中，我们描述了如何制作异质结构。而新发表在《科学进展》上的论文则探讨了它的功能?！?/span>