原创 新型2D拓补绝缘体材料：电子传输超低损耗

近年来，有关二维物质的研究发现有爆发的趋势。几乎每隔一段时间，就有科学家宣布某种突破或应用，比如经常抢占头条的石墨烯。不过德国维尔茨堡大学的研究人员们，则开发出了另一种超薄材料 —— bismuthene 。它是一种特殊的材料组合，即在碳化硅基底上，沉积单层铋原子。而它的特性，可带来计算和数据传输上的进步，因其在电子搬运上有很高的效率。

Bismuthene 电子传导渠道示意图

该物质被归为“拓补绝缘体”一类的材料，内部绝缘、但表面导电（量子效应）。材料中的传导渠道可防止自旋散射，从而减少电子损耗。

唯一的问题是，它们通常只能在 -270℃ 的温度下良好工作，这种限制使得其在电子设备等领域的应用变得不切实际。

好消息是，Bismuthene 在拥有与其它拓补绝缘体相同特性的同时，还可以在室温（甚至更高温度）下工作。在将铋膜运用到基板上之后，原子就自形成了结构稳定的六边形化学键。

这种形式，与我们在石墨烯上所见到的是一样的。然而与石墨烯不同的是，Bismuthene 的化学键是依托于碳化硅实现的。

研究人员之一的 Ronny Thomale 教授解释到：“铋在常态下是一种导电金属，而在室温和更高温度下，单层蜂窝仍是一种独特的绝缘子”。

由于该材料可在更高温度下使用，使得它成为了电子领域的理想选择。铋的导电通道是非常稳定的，且数据传输极有效率。

借助显微技术，科学家们已经证实，Bismuthene 几乎可以在没有数据损失的情况下发送信息。这种传输通道是‘受到保护’的。

另一位研究员 Ralph Claessen 表示：“该方法让数据传输时的电子自旋更少”。与此同时，由于不在需要超冷却来研究到店通道中的量子效应，自选电子学领域亦有望迎来快速发展。

当然，针对量子数据传输的高级研究仍处于初级阶段，距离商业运用更是遥远。