一种新的二维量子材料已经被发现。该材料由铈、硅和碘的原子薄层组成，是第一个具有重费米子的二维材料的例子。乌普萨拉大学材料科学研究人员等人在科学杂志《自然》上发布的一项新研究中提出了这一观点。
“CeSiI中的电子表现得好像它们的质量是普通材料中电子的100倍。这就是为什么它们被称为重费米子。CeSiI的额外特别之处在于，这种有效质量是各向异性的，它取决于电子在原子层中移动的方向，“该研究背后的乌普萨拉研究人员之一Chin-Shen Ong说。
该研究是乌普萨拉大学材料理论研究人员与美国哥伦比亚大学研究人员之间的合作。对于乌普萨拉大学的材料研究人员来说，主要问题是从理论上研究材料中电子的量子性质。
重费米子化合物是一类电子相互作用异常强烈的材料。在这样做的过程中，它们在所谓的量子涨落中协调它们的运动。这种相互作用导致电子的行为就好像它们的质量是普通材料中电子的 100 或 1,000 倍。这些量子涨落被认为在许多迄今为止无法解释的量子现象中起着重要作用，例如非常规超导性，其中电流可以在不损失能量的情况下通过材料，以及磁性。
对具有重费米子的材料的研究已经进行了几十年，但到目前为止，重点一直是原子紧密堆积在3D结构中的材料。早在 1970 年代，乌普萨拉大学的研究人员就专注于铈基材料，并取得了巨大成功。
然而，在哥伦比亚大学实验室合成的新材料是独一无二的，因为它具有类似2D的晶体结构，具有清晰分离的原子薄层。这些层由铈、硅和碘组成，是具有重费米子的二维材料的第一个例子。
“有了这一发现，我们现在有一个显着改进的材料平台，用于研究相关的电子结构。2D 材质就像一个带有乐高积木的建筑套件。我们的合作伙伴已经在努力从其他 2D 材料中添加层，以创建具有定制量子特性的新材料，“Chin-Shen Ong 说。
