德國科學家研製出新型2D拓補絕緣體材料：電子傳輸超低損耗

近年來，有關二維物質的研究發現有爆發的趨勢。幾乎每隔一段時間，就有科學家宣布某種突破或應用，比如經常搶佔頭條的石墨烯。不過德國維爾茨堡大學的研究人員們，則開發出了另一種超薄材料 —— bismuthene 。它是一種特殊的材料組合，即在碳化硅基底上，沉積單層鉍原子。而它的特性，可帶來計算和數據傳輸上的進步，因其在電子搬運上有很高的效率。

Bismuthene 電子傳導渠道示意圖

該物質被歸為「拓補絕緣體」一類的材料，內部絕緣、但表面導電（量子效應）。材料中的傳導渠道可防止自旋散射，從而減少電子損耗。

唯一的問題是，它們通常只能在 -270℃ 的溫度下良好工作，這種限制使得其在電子設備等領域的應用變得不切實際。

好消息是，Bismuthene 在擁有與其它拓補絕緣體相同特性的同時，還可以在室溫（甚至更高溫度）下工作。在將鉍膜運用到基板上之後，原子就自形成了結構穩定的六邊形化學鍵。

這種形式，與我們在石墨烯上所見到的是一樣的。然而與石墨烯不同的是，Bismuthene 的化學鍵是依託於碳化硅實現的。

研究人員之一的 Ronny Thomale 教授解釋到：「鉍在常態下是一種導電金屬，而在室溫和更高溫度下，單層蜂窩仍是一種獨特的絕緣子」。

由於該材料可在更高溫度下使用，使得它成為了電子領域的理想選擇。鉍的導電通道是非常穩定的，且數據傳輸極有效率。

藉助顯微技術，科學家們已經證實，Bismuthene 幾乎可以在沒有數據損失的情況下發送信息。這種傳輸通道是『受到保護』的。

另一位研究員 Ralph Claessen 表示：「該方法讓數據傳輸時的電子自旋更少」。與此同時，由於不在需要超冷卻來研究到店通道中的量子效應，自選電子學領域亦有望迎來快速發展。

當然，針對量子數據傳輸的高級研究仍處於初級階段，距離商業運用更是遙遠。