??德國維爾茨堡大學(xué)勞倫斯·莫倫康普教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊利用其開發(fā)的汞碲（HgTe）量子阱，首次成功構(gòu)建了一個納米電子元件基本要素——量子點接觸（QPC）。這項成果發(fā)表在最近出版的《自然·物理學(xué)》雜志上。

拓撲絕緣體材料性能獨特，電流僅沿其表面或邊緣流動，而材料內(nèi)部則具有絕緣性。莫倫康普教授于2007年首次通過實驗證明了這種拓撲條件。他的團隊成功開發(fā)了汞碲（HgTe）量子阱。利用這些新穎的材料，有望開發(fā)出新一代電子元件。

量子點接觸是二維結(jié)構(gòu)中的準一維壓縮，導(dǎo)電態(tài)僅位于邊緣的HgTe拓撲量子阱中，并在量子點接觸處空間組合。這種接近使得研究邊界狀態(tài)之間的潛在相互作用成為可能。

莫倫康普教授稱：“只有在我們的光刻方法上取得突破，該實驗才能成功。這使我們能夠創(chuàng)建令人難以置信的小型結(jié)構(gòu)，而不會損壞拓撲材料。”

研究人員通過復(fù)雜的制造過程，以特別精確和材料友好的方式，解決了由于相互作用而導(dǎo)致異常電導(dǎo)行為的構(gòu)造瓶頸，能夠?qū)嶒炐缘貦z測系統(tǒng)的拓撲特性。他們首次檢測了基于異常電導(dǎo)行為系統(tǒng)的各種拓撲狀態(tài)之間的各種交互作用，并且認為，這些拓撲量子點接觸的特殊行為，是由于一維電子系統(tǒng)的特殊物理定律。

在空間維度上檢測電子相互作用，可以發(fā)現(xiàn)一維與二維或三維不同，電子的運動是有序的，因為不可能超越領(lǐng)先的電子。形象地說，在這種情況下，電子的行為就像鏈上的珍珠。一維系統(tǒng)的這種特殊性質(zhì)導(dǎo)致有趣的物理現(xiàn)象。物理學(xué)家特勞澤特爾說：“自然界中很少發(fā)生強庫侖相互作用和自旋軌道耦合的相互作用。因此，我從這個系統(tǒng)基本特點可預(yù)測未來的應(yīng)用?！?/span>

近年來的理論預(yù)測，拓撲量子點接觸是許多應(yīng)用程序的基本組成部分。一個特別突出的例子是馬約拉納費米子的可能實現(xiàn)，意大利物理學(xué)家埃托爾·馬約拉納早在1937年就預(yù)測過。這些預(yù)測歸因于與拓撲量子計算機相關(guān)的高應(yīng)用潛力。不僅要證明馬約拉納費米子，而且要能夠同時控制和操縱它們。維爾茨堡大學(xué)首次實現(xiàn)的拓撲量子點接觸，為這方面進展提供了令人鼓舞的前景。