量子材料现身
2021-08-14李和昌
科学大众(中学) 2021年8期
李和昌



物质的新态
主流观点之一认为“铋”的名称起源于德语,即白色物质,后被15世纪的矿工以讹传讹;另一个常被提到的说法则认为它来自阿拉伯语的拉丁字母,意思是“像锑一样”。无论如何,目前广被认可的是,它现今的英语名称沿用1530年对其鉴定后提出的拉丁名。不过,也有人认为是毒理学之父帕拉塞尔苏斯在1526年命名的。总之,“铋”之名的真正来历已经迷失在历史长河中。
此前,人们发现铋质脆易碎,导电性也极差,且还有轻微毒性,所以在竞争激烈的材料世界中并不突出,更遑论与铜、硅或锂这些高科技行业的佼佼者比肩。铋可用于治肠胃炎的抗酸剂、化妆品、焊料、润滑剂、颜料、合金,甚或在半导体中也能见到。简言之,都不是特别高端的应用领域……然而在基础研究方面,这个名字来头颇为神秘的元素别具魅力。铋之所以得到研究,是因为它在强磁场中具有显著的量子特性,这必将推动材料科学界的新一轮革命。铋可能是周期表中最奇特和最被低估的元素之一。它理应是绝缘体,却有一定的导电性。科学家以为其原子核是稳定的,但事实上它有着极弱的放射性。当研究人员视其为正常的导体时,它却又呈现出一些超导性质。
如今,铋还展现出了前所未有的拓扑属性。拓扑学是研究几何体形变的数学分支,使用拓扑学来研究材料的想法诞生于1960年,不过拓扑绝缘体的概念只能回溯到2000年,首例拓扑绝缘体直到2008年才在實验室里被制造出来:该化合物包含锑和铋。
登录APP查看全文
