科學家發現新物態 電子特殊排列所致

【記者張秉開／編譯】科學家發現物質的一種新存在形式，它不是平常我們熟知的液態（如水）、氣態（如空氣）、固態（如金屬）、磁體等狀態，而是一種電子特殊排列成多極秩序（multipolar order）的物質狀態。

據科技網站futurity.org近日報導，美國加州理工學院的科學家發現一種從未見過的特殊電子排列構成的物質狀態（物態），可能有助於解決「高溫超導」領域的基本問題。

加州理工學院的助理教授大衛‧謝（David Hsieh）說：「這個發現完全出乎意料，和已知的任何理論無關。」


報導說，電子在微觀下的排列方式一般有電荷秩序和自旋秩序兩種狀態。電荷秩序是指晶體中的電子因為電荷的關係而聚集成規則的、反覆重複的排列特點。自選秩序是指如果電子的自旋軸以平行方式排列，那麼可能形成我們日常所見的鐵磁體。

加州理工學院研究人員在檢查雷射測量技術時，發現一種物態表現為電子處於非常規的多極秩序（multipolar order）狀態。也就是說，在微觀世界下，物質中的電子排列可以不是電荷秩序或自旋秩序的方式，而是一種像矩陣（matrix）那樣的多極秩序。

大衛‧謝表示，他們是在Sr 2 IrO 4 晶體中發現的這個特殊現象，但是推測許多其他物質也會有這種特點。他說：「Sr 2 IrO 4 是我們進行試驗的第一種物質，這種特殊電子秩序可能見於其他材料，那正是我們下一步需要研究的內容。」

目前，科學家尚未明確這種新型物態的具體性質。他們推測，具有這種特殊電子排列特性的物質會表現出不一樣的性質，因而有助於他們開發可以在較低溫度甚至室溫下的超導體、具有新式電流特點的半導體以及其他電子元件。