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颠覆80年量子铁律:首个室温量子材料诞生

www.creaders.net | 2026-07-19 16:01:40  煎蛋网 | 0条评论 | 查看/发表评论

  量子材料有个致命缺陷:它们必须在接近绝对零度的极寒环境下才能工作。室温下的原子振动会破坏量子行为,需要庞大的制冷系统来维持,这严重限制了实际应用。

  路易斯安那州立大学的物理学家们解决了这个问题。由Omar S. Magaña-Loaiza副教授领导的团队,造出了世界上第一个能在室温下工作的量子材料。他们将其命名为"量子统计等离激元超晶体"。

  这个材料不是从自然界找来的,而是从零设计制造的。团队在一片玻璃芯片上沉积了一层薄金膜,再用聚焦离子束在金膜上刻出数百个微观狭缝。每个狭缝就像一个"人造原子",它们共同构成的晶体比一根头发丝还薄。

  光进入芯片后沿金表面传播,与人造原子相互作用。通过控制人造原子的大小、形状和间距,研究人员让材料获得了两项关键能力:一是区分不同类型的量子光(比如阳光和激光的量子差异),二是让每种量子态沿不同路径传播。

  更妙的是,这种超晶体天然形成了"量子统计能带"——类似于半导体中的电子能带结构。通过设计人造原子的排列方式, 科学家可以决定哪些量子态无损通过,哪些被统计性地改变。

  这项成果发表在《自然》上。团队下一步计划将超晶体集成到太阳能电池中,测试它能否减少热量损耗、提高光电转换效率。如果成功,这不仅是一场物理学革命,更可能从根本上改变量子技术的商业化路径——让量子设备不再受限于巨型冰箱。

颠覆80年量子铁律:首个室温量子材料诞生

(示意图)

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