由日內瓦大學（UNIGE）領導的一個國際團隊創造了一種量子材料，可以根據需要對電子居住的空間結構進行彎曲。尖端信息和通信技術的出現給科學家和工業界帶來了需要克服的新障礙。為了應對這些挑戰，設計新的量子材料是最有希望的方法，這些材料從量子物理學原理中獲得其卓越的特性。

由於鋁酸鑭（LaAlO3）和鈦酸鍶（SrTiO3）界面的自旋和軌道狀態的疊加，導致空間結構的曲率。資料來源：Xavier Ravinet – UNIGE

由日內瓦大學（UNIGE）領導的一項全球合作，包括來自薩勒諾大學、烏特勒支大學和代爾夫特大學的研究人員已經開發出一種材料，可以通過彎曲它們演變的空間結構來控制電子的動態。這一進展為未來的電子設備帶來了希望，特別是在光電子領域。該研究結果發表在《自然材料》雜誌上。

未來的電信產業將需要新的、極其強大的電子裝置。這些設備必須能夠以前所未有的速度處理電磁信號，在皮秒範圍內，即十億分之一秒的速度。

這在目前的半導體材料中是無法想像的，例如矽，它被廣泛用於我們的電話、電腦和遊戲機的電子元件中。為了實現這一目標，科學家和工業界正專注於新的量子材料的設計。

由於其獨特的屬性–特別是組成它們的電子的集體反應–這些量子材料可用於在新的電子設備中捕獲、操縱和傳輸攜帶信息的信號（例如，在量子通信的情況下，光子）。此外，它們可以在尚未探索的電磁頻率範圍內工作，因此將為非常高速的通信系統開闢道路。

曲速驅動器

量子物質最迷人的特性之一是電子可以在一個彎曲的空間中演化。由於電子所處空間的這種扭曲，力場產生了傳統材料中完全沒有的動力學。這是量子疊加原理的一個傑出應用，”UNIGE理學院量子物質物理系全職教授Andrea Caviglia解釋說，他是這項研究的最後一名作者。

在最初的理論研究之後，來自日內瓦大學、薩勒諾大學、烏特勒支大學和代爾夫特大學的國際研究小組設計了一種材料，其中空間結構的曲率是可控的。

”我們設計了一個承載極薄的自由電子層的界面。它被夾在鈦酸鍶和鋁酸鑭之間，這是兩種絕緣的氧化物，”薩勒諾大學教授和理論研究的協調人Carmine Ortix說。這種組合使我們能夠獲得可以按需控制的特殊電子幾何構型。

一次一個原子

為了實現這一目標，研究小組使用了一個先進的系統，在原子尺度上製造材料。使用激光脈衝，每層原子被一個接一個地堆疊起來。”這種方法使我們能夠在空間中創造特殊的原子組合，從而影響材料的行為，”研究人員詳細說明。

雖然技術使用的前景還很遙遠，但這種新材料在探索極高速電磁信號操縱方面開闢了新的途徑。這些結果也可用於開發新的傳感器。研究小組的下一步將是進一步觀察這種材料對高電磁頻率的反應，以更精確地確定其潛在的應用。