烏普薩拉大學的研究人員與其他合作者在最近發表於《自然》（Nature）的一項研究中發現了一種新型二維量子材料。這種突破性材料由原子級薄的鈰、矽和碘（CeSiI）層組成，標誌著首次出現了具有重費米子的二維材料。

“CeSiI中的電子比普通材料中的電子質量大100倍。這就是它們被稱為重費米子的原因。”這項研究背後的烏普薩拉大學研究人員之一Chin-Shen Ong說：” CeSiI的特別之處在於，這種有效質量是各向異性的，它取決於電子在原子層中移動的方向。”

瑞典烏普薩拉大學物理與天文學系研究員Chin-Shen Ong。資料來源：烏普薩拉大學

這項研究是烏普薩拉大學材料理論研究人員與美國哥倫比亞大學研究人員的合作成果。對烏普薩拉大學的材料研究人員來說，主要問題是從理論上研究材料中電子的量子特性。

重費米子的背景與意義

重費米子化合物是一類電子交互作用異常強烈的材料。在此過程中，它們在所謂的量子波動中協調運動。這種相互作用使電子的質量比普通材料中的電子大100 或1000 倍。這些量子波動被認為在許多至今無法解釋的量子現像中發揮了重要作用，例如非常規超導現象（電流可以通過材料而不損失能量）和磁性。

這種新型量子材料是在哥倫比亞大學實驗室合成的，其獨特之處在於它具有類似二維的晶體結構，各層之間有明顯的分離，原子厚度很薄。這些層由鈰、矽和碘（CeSiI）組成，是首例具有重費米子的二維材料。

有關重費米子材料的研究已經進行了幾十年，但直到現在，研究重點仍是原子緊密排列成三維結構的材料。早在20 世紀70 年代，烏普薩拉大學的研究人員就開始專注於鈰基材料，並且取得了巨大成功。

然而，由哥倫比亞大學實驗室合成的這種新材料卻獨一無二，因為它具有類似二維的晶體結構，各層之間有明顯的分離，原子厚度很薄。這些層由鈰層、矽層和碘層（CeSiI）組成，是首例具有重費米子的二維材料。

“有了這一發現，我們現在有了一個大大改進的材料平台，可以用來研究相關電子結構。二維材料就像樂高積木。我們的合作夥伴已經在著手添加其他二維材料的層，以創造出一種具有客製化量子特性的新材料，”Chin-Shen Ong 說。

編譯來源：ScitechDaily