研究发现全新物态“量子液晶”

由美国罗格斯大学牵头的新研究发现一种名为“量子液晶”的全新物质状态，这将有助于设计出可应用在太空等极端环境中的新一代超高灵敏度量子磁传感器。

固态、液态、气态、等离子态是自然界最基础且广泛存在的四种物态。科学家们发现，在超低温、高压或强磁场等极端条件下，会出现新的物态。上述新研究突破了人们对四种基础物态的认知。相关研究成果近期已发表在美国《科学进展》杂志上。

研究人员在超高磁场环境下，让一种名为“韦尔半金属”的导电材料和另一种名为“自旋冰”的绝缘磁性材料相互作用。当两种材料结合时，会形成一种异质结构，由不同材料的原子层构成。

他们发现，在两种材料的交界面处，“韦尔半金属”的电子特性会受到“自旋冰”磁性的影响，引发极为罕见的现象“电子各向异性”，即材料在不同方向上的导电性能不同。在360度的圆周范围内，在6个特定方向上导电性最低。而当磁场增强时，电子突然开始沿两个相反方向流动，打破了传统的对称性流动模式，这表明在强磁场下出现了新型量子态——“量子液晶”。

研究人员说，这一发现揭示了操控材料特性的新方法。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高灵敏度量子磁传感器，这类传感器在太空等极端环境中能发挥重要作用。