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新信息和通信技术的发展对科学家和工业界提出了新的挑战。设计新的量子材料——其卓越的特性源于量子物理学——是应对这些挑战的最有希望的方法。由日内瓦大学 (UNIGE) 领导的一个国际团队，包括来自萨勒诺大学、乌得勒支大学和代尔夫特大学的研究人员，设计了一种材料，可以通过弯曲电子在其中进化的空间结构来控制电子的动力学。这些特性对下一代电子设备很重要，包括未来的光电子学。这些结果可以在《自然材料》杂志上找到 。

未来的电信将需要新的、功能极其强大的电子设备。这些必须能够以前所未有的速度处理电磁信号，在皮秒范围内，即十亿分之一秒的千分之一。这对于目前的半导体材料来说是不可想象的，例如广泛用于我们的电话、计算机和游戏机的电子元件中的硅。为实现这一目标，科学家和工业界正专注于新型量子材料的设计。

由于它们的独特特性——尤其是组成它们的电子的集体反应——这些量子材料可用于在新的电子设备中捕获、操纵和传输信息携带信号(例如光子，在量子通信的情况下)。此外，它们可以在尚未探索的电磁频率范围内工作，从而为超高速通信系统开辟道路。

曲速引擎

“量子物质最迷人的特性之一是电子可以在弯曲的空间中演化。由于电子所处空间的这种扭曲，力场产生了传统材料中完全没有的动力学。这是量子叠加原理的杰出应用，”UNIGE 科学学院量子物质物理系全职教授、该研究的最后一位作者 Andrea Caviglia 解释说。

经过初步的理论研究，来自日内瓦大学、萨勒诺大学、乌得勒支大学和代尔夫特大学的国际研究人员团队设计了一种空间结构曲率可控的材料。""我们设计了一个承载极薄自由电子层的界面。它夹在两种绝缘氧化物钛酸锶和铝酸镧之间，”萨勒诺大学教授兼理论研究协调员 Carmine Ortix 说。这种组合使我们能够获得可以按需控制的特定电子几何配置。

一次一个原子

为实现这一目标，研究团队使用先进的系统在原子尺度上制造材料。使用激光脉冲，每一层原子都一个接一个地堆叠起来。“这种方法使我们能够在空间中创建特殊的原子组合，从而影响材料的行为，”研究人员详细说明。

虽然技术应用的前景还很遥远，但这种新材料为探索超高速电磁信号操纵开辟了新途径。这些结果也可用于开发新的传感器。研究团队的下一步将是进一步观察这种材料对高电磁频率的反应，以更准确地确定其潜在应用。