天体物理的研究成果，让量子材料实现了技术飞跃_风闻
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2020-01-06 17:14
编译／朱明逸 审稿／阿淼 责编／唐林芳
美国哥伦比亚大学和加州大学圣地亚哥分校的研究人员宣布，他们为量子物理学引入了一种新的“多信使”研究方法，这意味着科学家在探索量子材料的道路上实现了技术飞跃。
多信使纳米探针的发明，让科学家能够在纳米尺度的空间分辨率下，同时探测量子材料的多种特性。
当前，人们正在寻找新型材料来替代对电子半导体的依赖，而利用光来控制材料性能的手段，可以为下一代运算平台提供更好的功能、更快的速度、更大的灵活性以及更高的能源效率。
据美国“优睿科”网站近日消息称，美国哥伦比亚大学（Columbia）和加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的研究人员在《自然·材料》杂志上发文宣布，他们为量子物理学引入了一种新的“多信使”（multi-messenger）研究方法，这意味着科学家在探索量子材料的道路上实现了技术飞跃。
“多信使”天体物理学被用于研究遥远宇宙中诸如黑洞合并等天文现象。
哥伦比亚大学物理学教授、能源前沿研究中心主任Dmitri Basov介绍道：“我们已经把这种技术从跨星系的规模缩小并应用到超微观的领域。在配备了多模态纳米科学工具之后，那些我们现在可以经常深入探究的领域，在5年前都还被认为是不可能的禁区。”
这一研究成果的灵感源自在过去十年中诞生的一项革命性技术——“多信使”天体物理学，它被用于研究遥远宇宙中诸如黑洞合并等天文现象。在将红外、光学、X射线和引力波望远镜等仪器的同步观测结果整合起来时，就能生成比单个仪器之和规模更大的物理图像。
一直以来，与量子材料相关的实验论文的结果通常只会取自一种光谱学手段。现在，研究人员已经证明，综合使用多种测量技术对于同时检测电学和光学特性具有强大的威力。
这项研究揭示出，当科学家在超小尺度上调整量子材料所承受的物理压力时，这些我们研究已久的材料会如何产生意料之外的新特性。
哥伦比亚大学博士后研究员A. S. McLeod解释道：“用扫描探针来研究这些纳米相材料，是比较常见的做法。但是，这是我们首次把光学纳米探针与同步磁性纳米成像技术相结合，而且整个过程都是在量子材料能够展现其优点的极低温度下进行的。现在，通过多模态纳米科学来研究量子材料，为我们开发设计量子材料的程序填补上了缺失的一环。”
期刊来源： 《自然·材料》
期刊编号： 1476-1122
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/cu-aqb010220.php
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