Các nhà khoa học Mỹ phát hiện vật liệu có thể chuyển đổi trạng thái lượng tử theo yêu cầu

Các nhà khoa học Mỹ do Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne dẫn đầu đã phát hiện ra một vật liệu lượng tử hiếm, KxNi4S2, có khả năng chuyển đổi giữa hai trạng thái điện tử khác biệt theo yêu cầu. Hợp chất sulfua niken này bao gồm các lớp niken và lưu huỳnh được kẹp giữa các lớp kali, với hàm lượng kali có thể điều chỉnh từ không đến một. Bằng cách áp dụng dòng điện, các ion kali có thể được loại bỏ hoặc chèn lại một cách thuận nghịch, khiến cấu trúc vật liệu sụp đổ hoặc phục hồi, từ đó chuyển đổi giữa hai trạng thái lượng tử: chóp Dirac và dải phẳng. Ở trạng thái Dirac, các electron hoạt động gần như không có khối lượng và di chuyển cực nhanh, trong khi ở trạng thái dải phẳng, các electron chậm lại và hành xử như các hạt nặng hơn. Khả năng chuyển đổi này cho phép vật liệu kiểm soát tốc độ và dòng chảy của electron một cách linh hoạt. Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng vì các pha lượng tử có thể điều chỉnh trong một vật liệu duy nhất rất hiếm và có thể cách mạng hóa thiết kế thiết bị điện tử. Thay vì dựa vào nhiều vật liệu, các thiết bị có thể sử dụng vật liệu duy nhất này để điều chỉnh hành vi điện tử theo thời gian thực, tiềm năng nâng cao hiệu suất.