由歪曲的单层-双层石墨烯制成的量子失常霍尔绝缘体中手性界面状况波函数（亮堂条纹）的扫描隧道显微镜图画。图片来自：Canxun Zhang/Berkeley Lab
由劳伦斯伯克利国家试验室（伯克利试验室）领导的一个世界研讨小组拍照了榜首张原子分辨率图画，并展现了手性界面态的电操控——一种独特的量子现象，能够在必定程度上协助研讨人员推进量子核算和节能电子技能。
手性界面状况是一个导电通道，它答应电子只在一个方向上传达，避免它们向后散射并发生糟蹋能量的电阻。研讨人员正在尽力更好地了解实在材猜中手性界面状况的特性，但事实上，可视化它们的空间特征十分困难。
但现在，伯克利试验室和加州大学伯克利分校的一个研讨小组拍照的原子分辨率图画初次直接可视化了手性界面状况。研讨人员还演示了在二维绝缘体中按需创立这些无电阻导电通道。
他们的作业宣布在《天然物理学》杂志上，是伯克利试验室更广泛推进量子核算和其他量子信息系统运用的一部分，包含规划和组成量子资料以满意急迫的技能需求。
“曾经的试验现已证明存在手性界面状况，但从来没有人以如此高的分辨率可视化它们。咱们的作业初次展现了这些一维状况在原子尺度上的姿态，包含咱们怎么改动它们 - 乃至发明它们，“榜首作者Canxun Zhang说，他是伯克利试验室资料科学部和加州大学伯克利分校物理系的前研讨生研讨员。他现在是加州大学圣塔芭芭拉分校的博士后研讨员。
手性界面状况有几率发生在某些类型的二维材猜中，称为量子失常霍尔 （QAH） 绝缘体，这些绝缘体是块状绝缘体，但在一维“边际”（资料的物理鸿沟和与其他资料的界面）上无电阻地传导电子。
为了制备手性界面态，该团队在伯克利试验室的分子铸造厂作业，制作了一种称为歪曲单层双层石墨烯的设备，它是两层原子薄的石墨烯相对于互相准确旋转的仓库，发明了一个表现出QAH效应的摩尔超晶格。
在加州大学伯克利分校物理系的后续试验中，研讨人员运用扫描隧道显微镜（STM）检测样品中的不同电子状况，使他们能够可视化手性界面状况的波函数。其他试验标明，手性界面状况能够终究靠调理放置在石墨烯层下方的栅极上的电压在样品中移动。
在最终的操控演示中，研讨人员标明，来自STM探针顶级的电压脉冲能够将手性界面状况“写入”样品中，将其擦除，乃至重写电子以相反方向活动的新状况。
这些发现或许有助于研讨人员树立可调谐电子通道网络，有望在未来完成节能微电子和低功耗磁存储设备，并使用QAH绝缘体中的独特电子行为进行量子核算。
研讨人员计划使用他们的技能来研讨相关材猜中更独特的物理学，例如任意子，一种新式的准粒子，能轻松完成量子核算的途径。
“咱们的成果供给了曾经不或许供给的信息。还有十分长的路要走，但这是杰出的榜首步，“张说。
