科大研究發現食鹽帶角落電荷

2022-02-07 00:00

科大與東大研究發現,食鹽的晶體結構與其不尋常的分數角落電荷。
科大與東大研究發現,食鹽的晶體結構與其不尋常的分數角落電荷。

(星島日報報道)食鹽是日常生活的重要調味料,科技大學與東京大學的研究團隊近日發表共同研究,證明食鹽立方晶體的角落,帶有不尋常的分數電荷,即使結構簡單的離子化合物,亦或有新穎的拓撲材料特性,為微型量子導體的研發開拓新方向,研究結果已刊載於美國物理學會出版的《物理評論X》。

研究由科大物理系助理教授傅凱駿,夥拍東大教授渡邊悠樹共同研究,團隊發現食鹽具有「高階拓撲性」,即使離子晶體必然是從內至外均一貫絕緣,但食鹽立方晶體的角落,帶有基本電荷八分之一的有效電荷,即使把食鹽,即氯化鈉晶體換作氯化銀、氟化鉀等其他離子晶體結構,晶體的分數角落電荷都不會改變,即具有拓撲學意義上的不平庸性。

傅凱駿指,研究成果顯示大量的離子晶體亦具有類似的拓撲特質,可能包括在化學或藥物學等領域中廣泛應用的化合物,由此延伸研究,有機會帶來新的微型量子導體,「更有趣的發現是,原來通過食鹽,我們每天都把比電子更小的有效電荷吃進肚裏而不自知。」渡邊悠樹則指,研究帶出新興拓撲材料概念與日常生活中常見物質的關連,結果出乎意料。

物理學家近年發現拓撲材料的電子特性不合常規,內部不導電的材料,在其外圍的薄薄一層原子卻必然導電,其中二維材料石墨烯,與生活應用最接近,而其他的拓撲特性,一般只能在少數不常見,或難以合成的材料中實現。科大與東大在食鹽立方晶體的研究,有助理解結晶體形成與溶解的微觀過程。
 

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