“拓扑相变”风头盖过引力波 有望让手机不再发烫(3)

2016-10-06 08:47 扬子晚报

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原标题:“拓扑相变”风头盖过引力波 有望让手机不再发烫

概念 B

相变:滑梯还是台阶

相变是指,物质在外界条件连续变化时,从一种“相”突然变成另一种“相”的过程,比如冰融化成水。日常生活中最常见的“相”是气态、液态和固态。在一些极端的条件下,如极高温度或极低温度,会出现很多更为奇异的状态。在日常生活中,物质的变化曲线应该是连续的,像滑梯一样。但某些状态下,电导率的变化却类似于“台阶”。

“拓扑相变”和生活有何联系

相关应用可大幅降低电耗

张海军教授告诉记者,拓扑绝缘体、拓扑超导体和拓扑半金属如今已成热议话题。过去十年中,这些技术一直处于凝聚态物理研究的前沿。未来,拓扑绝缘体材料有望改变我们的生活。

这项研究最大的“受益者”,估计是长时间抱着手机不放的“低头族”。未来,你的手机可能不再发烫。拓扑绝缘体材料是一种边界上导电,体内绝缘体的新型量子材料。导电的边界态由于独特的物理特性,在导电过程中不会发热。张海军教授表示,如果能够将拓扑绝缘体材料制成手机芯片,那么就有希望解决手机在长时间充电,或是连续使用时间过长后变得发烫的问题。

家用电力也和拓扑材料息息相关。张海军教授举例,每个家庭里使用的电力,最开始从发电厂输出时其实电压远不止220伏特,发电厂发出的其实是高压电。但较大一部分电流在通过电线输送到千家万户的过程中,都会产生损耗。如果能够将电线“改造升级”,使用超导材料或是拓扑绝缘体材料,那么便有希望大幅度降低电流“在路上”的损耗。

记者了解到,在过去十多年中,科研工作者在拓扑材料研究领域取得了丰硕的成绩。譬如,2013年清华大学薛其坤院士的研究团队已经成功实现了量子反常霍尔效应,为相关的具体应用和推广敲开了大门。人们对拓扑物质态的研究充满憧憬,希望拓扑材料在不远的将来被应用于新一代电子器件或未来的量子计算机中。

责任编辑:陈群(QT0001)

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