科學家們發(fā)現了一種具有內在磁性和拓撲特性的新型塊狀量子材料。這種新材料被稱為錳-碲化鉍(MnBi2Te4)，在反鐵磁自旋電子學和量子技術中極具應用前景。

量子材料是世界范圍內不同科學領域的研究熱點。這類材料似乎越來越復雜，并具有豐富的物理現象，如磁性、超導性或拓撲結構，因此在促進信息處理、傳感器、計算等領域的技術進步極有希望。在德累斯頓理工大學，量子材料研究也扮演著重要的角色。隨著ct.qmat 精英研究集群的建立，該領域獲得了更大的影響。ct.qmat是指Julius-Maximilians-University Würzburg量子材料的復雜性和拓撲結構。

量子材料的非凡性質通常需要特殊的、難以達到的條件，如低溫、極強的磁場或高壓。因此，科學家們正在尋找即使在室溫、沒有外部磁場和正常大氣壓下也能顯示其奇異特性的材料。特別有前途的是所謂的磁拓撲絕緣體 (MTI)。它們被認為是新型準粒子和前所未有的量子現象的來源，但它們的實驗實現非常具有挑戰(zhàn)性。

Anna Isaeva博士是精英集群的副成員。德累斯頓大學和萊布尼茨固體與材料研究所(IFW)量子材料的合成和晶體生長的初級教授。她和團隊一起，在化學、物理和晶體學的層面上識別新量子材料。

在20多個研究機構40多位科學家的大型國際合作中，Isaeva博士的團隊對發(fā)現一種新的、有前途的量子材料方面做出了重大貢獻。德累斯頓大學的科學家們與萊布尼茨固體與材料研究所的Alexander Zeugner博士一起，為第一種本質上具有磁性的拓撲材料——錳-碲化鉍(MnBi2Te4)——開發(fā)了第一種晶體生長技術，并對這些晶體的物理性質進行了表征。在西班牙多諾斯提亞國際物理中心的理論和維爾茨堡大學的光譜實驗中，合作研究證明了MnBi2Te4是第一個低于尼爾溫度的反鐵磁拓撲絕緣體(AFMTI)。

這一發(fā)現對科學界的意義是巨大的:MTI晶體表面有一種邊緣狀態(tài)，即使沒有外部磁場也可以實現霍爾的量子化電導率。另外，AFMTI的制備為反鐵磁自旋電子學的蓬勃發(fā)展做出了重要貢獻。磁性范德華材料的新研究領域也將受益于新型二維鐵磁體。

Isaeva博士的團隊已經進一步優(yōu)化了新材料的合成方案，使得MnBi2Te4單晶的生產更加容易。世界各地的研究團隊都加入了MnBi2Te4中磁性和拓撲結構相互作用的研究。最近的研究表明，MnBi2Te4的結構衍生物更多，與MTI相關。