美国能源部阿贡国家实验室领导的科学家团队，在新型硫化镍材料中发现了一种罕见且可切换的量子特性。这一发现有望应用于高速晶体管、自适应传感器等需要实时控制材料电子结构的设备中。相关研究已发表在《Matter》期刊上。
该材料为化合物KxNi4S2 (0 ≤ x ≤ 1)，含有镍和硫，夹在钾层之间。研究人员发现，施加电流可以驱出钾层，使夹层结构坍塌并改变材料结构，这一可逆过程使得材料能承载两种不同类型的量子特性：狄拉克锥和扁平带系统。
“你可以调节材料中钾的释放量，从完全释放到完全不释放，以及两者之间的任何程度。这意味着你可以在同一种材料内从一种量子态切换到另一种量子态，”领导这项研究的西北大学教授、阿贡材料科学家Mercouri Kanatzidis说，“我想不出另一种材料能做到这一点——如果存在，也鲜为人知。”
研究人员在阿贡纳米尺度材料中心制备了样品，并使用阿贡实验室计算资源中心的Bebop高性能计算集群计算了其电子结构。通过在先进光子源观察样品，验证了KxNi4S2 (0 ≤ x ≤ 1)中的双重态。
Kanatzidis指出：“这种材料中镍的含量很高，意味着镍原子必须相互作用并结合在一起，我们认为这正是其有趣特性的来源。我们现在对这种化合物的形成原因有了更好的理解，并且希望推广我们的合成方法，以找到更多类似材料。”这项研究为量子材料开发提供了新思路，有望推动相关技术进步。
出版详情：作者：Argonne National Laboratory；标题：《Now you see it, now you don't: Material can transition between quantum states》；发表于：《Matter》(2026)。
